Riciclare l'inutilizzabile
I ricercatori trovano un modo per recuperare i materiali dalle resine epossidiche e dai compositi
Le resine epossidiche sono rivestimenti e adesivi utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni ben note come l'edilizia, l'ingegneria e la produzione. Tuttavia, è spesso difficile riciclarle o smaltirle in modo responsabile. Un gruppo di ricercatori, tra cui uno dell'Università di Tokyo, ha sviluppato per la prima volta un metodo per recuperare in modo efficiente i materiali da una serie di prodotti epossidici per riutilizzarli attraverso l'uso di un nuovo catalizzatore solido.
Questa immagine al microscopio elettronico a scansione mostra la qualità delle fibre di carbonio ottenute dal processo di decomposizione.
©2025 Jin et al. CC-BY-ND
Mentre leggete queste righe, molto probabilmente siete circondati da composti epossidici. Sono utilizzati nei dispositivi elettronici per le loro proprietà isolanti, nell'abbigliamento come le scarpe per le loro proprietà leganti e la loro robustezza fisica, nell'edilizia per lo stesso motivo e persino nelle carrozzerie degli aerei e nelle pale delle turbine eoliche per la loro capacità di contenere materiali resistenti come le fibre di carbonio o di vetro. L'importanza dei prodotti epossidici nel mondo moderno non può essere sopravvalutata. Tuttavia, per tutti i loro potenziali utilizzi, hanno inevitabilmente un lato negativo: i composti epossidici sono essenzialmente plastici e si rivelano difficili da smaltire dopo il loro utilizzo o al termine della vita di un prodotto contenente epossidico.
"Per esempio, per rompere le plastiche fibrorinforzate, come quelle utilizzate nelle parti degli aerei, sono necessarie temperature elevate, superiori a 500 gradi Celsius, oppure acidi o basi forti. Questo richiede energia e le condizioni difficili possono danneggiare le fibre e le cose che si vogliono recuperare", spiega il professore associato Xiongjie Jin dell'Università di Tokyo. "Per risolvere questo problema, un processo relativamente nuovo, l'idrogenolisi catalitica, è promettente, ma i catalizzatori esistenti non sono riutilizzabili perché si dissolvono nel solvente in cui avviene la decomposizione epossidica. Abbiamo quindi sviluppato un nuovo catalizzatore solido che può essere facilmente recuperato e riutilizzato".
Jin e la professoressa Kyoko Nozaki, entrambi del Dipartimento di Chimica e Biotecnologia, e il loro team hanno sviluppato un catalizzatore efficiente e robusto per la decomposizione dei composti epossidici in fibre di carbonio, fibre di vetro e composti fenolici, che sono importanti materie prime nell'industria chimica. Il catalizzatore è chiamato bimetallico perché utilizza due metalli, nichel e palladio, che sono depositati sull'ossido di cerio e lavorano insieme per mediare le reazioni tra le resine epossidiche e l'idrogeno gassoso. Sebbene la temperatura di reazione debba essere di circa 180 gradi Celsius, il fabbisogno energetico è di gran lunga inferiore a quello di 500 gradi Celsius e le temperature più basse consentono di riutilizzare i materiali recuperati.
"Siamo stati soddisfatti dei risultati sperimentali, che erano in linea con le nostre aspettative sul funzionamento del processo, ma siamo rimasti piacevolmente sorpresi nello scoprire che il catalizzatore può essere riutilizzato almeno cinque volte senza alcun degrado delle sue prestazioni", ha dichiarato Jin. Poiché il nostro catalizzatore scinde efficacemente i legami carbonio-ossigeno, se modificato potrebbe funzionare anche con altre materie plastiche, poiché anch'esse contengono tali legami".
L'équipe vuole ora cercare modi per migliorare i metodi e i materiali, poiché il catalizzatore ha ancora bisogno di essere sviluppato per diventare un'opzione commercialmente valida.
"Anche se il nostro catalizzatore non richiede temperature così elevate, l'impatto ambientale del solvente che utilizziamo attualmente può essere migliorato", spiega Nozaki. "Vorremmo anche ridurre i costi trovando un catalizzatore che non contenga un metallo prezioso come il palladio. Potrebbe anche essere possibile ampliare la gamma di materiali che possono essere recuperati da vari composti epossidici per ridurre l'impatto ambientale di queste plastiche incredibilmente versatili e utili".
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