La plastica può diventare una fonte per produrre combustibili da rifiuti. Un team di ricercatori guidati dal Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ha utilizzato un catalizzatore selettivo per rendere vantaggioso dal punto di vista economico il processo di idrogenolisi della plastica.
Combustibile da rifiuti: lo studio
Un’innovazione per il mondo della plastica riciclata viene dal PNNL, uno dei settori di ricerca del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. La tecnologia è stata presentata durante l’incontro autunnale dell’American Chemical Society a Chicago. Si tratta di un metodo che consente di aumentare l’efficienza di conversione in prodotti utili riducendo il consumo di rutenio, che è un metallo costoso. Ciò rende il processo di produzione di combustibile da rifiuti economicamente conveniente. Il nuovo metodo converte la plastica in prodotti chimici di base, sfruttando la reazione di idrogenolisi. Inoltre, il metano prodotto come scarto è in basse quantità. Abbiamo quindi un vantaggio dal punto di vista ambientale, in quanto il metano è un potente gas serra e quindi elevate quantità sono dannose se rilasciate in atmosfera.
Plastica riciclata: il processo di upcycling
Per upcycling intendiamo l’utilizzo di materiali di scarto per creare nuovi oggetti che possono essere riutilizzati. È anche noto come riciclo creativo. Una delle cose più interessanti che è possibile fare è produrre combustibili da rifiuti di plastica. Il polipropilene infatti può essere sottoposto a reazioni chimiche a temperatura e pressione opportune che ne modificano la struttura e lo scompongono in molecole più piccole. In questo modo il carbonio e l’idrogeno possono ricombinarsi acquistando una composizione oleosa che consente di ottenere i carburanti normalmente utilizzati per la trazione di auto, moto e camion. Con lo sviluppo di sistemi di produzione di combustibile da rifiuti di plastica, si potrebbe ridurre l’importazione di petrolio e al tempo stesso l’inquinamento prodotto dalla plastica.
Il riciclo della plastica
Ottenere plastica riciclata oggi non è sempre facile: ci sono diversi ostacoli sia economici che tecnologici. Uno dei processi che consentono il riciclo della plastica è l’idrogenolisi. Questo metodo consiste in una reazione chimica che rompe i legami dei polimeri della plastica grazie all’aggiunta di idrogeno. Questo tipo di reazione è una strategia promettente per convertire i rifiuti di plastica in molecole di idrocarburi più piccole. Ma non è un processo facile. Oltre alla necessità di produrre idrogeno, che richiede metodi complessi e costosi, l’idrogenolisi richiede anche la presenza di opportuni catalizzatori. Quello impiegato è il rutenio, un metallo prezioso. Il team di ricerca è riuscito ad utilizzarne una minore quantità, riducendo quindi i costi da sostenere. Il riciclo risulta migliorato sia in termini di efficienza che di selettività.
Combustibile da rifiuti: come migliorare il processo
Il basso rapporto tra la quantità di rutenio e struttura di supporto ha permesso di ottenere un maggiore disordine a livello molecolare. Il team di ricerca ha osservato la transizione al disordine a livello molecolare e quindi ha dimostrato che i singoli atomi o i cluster molto piccoli sono in realtà catalizzatori più efficaci. Anche la scelta opportuna del materiale di supporto è importante per migliorare l’efficienza del sistema. Al tradizionale ossido di cerio sono stati sostituiti altri materiali di supporto, più economici e più facilmente disponibili. In particolare, l’efficienza della reazione di upcycling del polipropilene migliora utilizzando un ossido di titanio modificato chimicamente.
Sviluppi futuri
Per rendere la reazione efficace per usi pratici nel riciclaggio della plastica, secondo i ricercatori rimane da capire come la presenza di cloro influenzi l’efficienza della conversione. Quando la fonte di plastica non è pulita, per esempio se si ha un flusso disomogeneo e misto di rifiuti, può essere presente cloro che contamina la reazione per produrre la plastica riciclata. Capire che tipo di effetto ha la presenza di cloro sul processo può aiutare a convertire in modo ottimale i rifiuti di plastica che altrimenti inquinerebbero l’ambiente.
Dottoressa Magistrale in Ingegneria Energetica, da sempre curiosa di capire il perché dei fenomeni scientifici e appassionata di divulgazione. Sono autrice per CuE dal 2020, quando ho iniziato ad occuparmi degli articoli sulla pagina Energy, ma in questi anni ho avuto la possibilità di incontrare nuovi mondi e scoprire nuovi interessi. Oggi collaboro e scrivo per l’intero network.
