El plástico desaparece a los 90 grados y reaparece en otros lugares.

Químicos de la Universidad de Surrey han desarrollado un plástico que se descompone en moléculas volátiles a 90 grados centígrados y vuelve a formar cadenas sólidas en superficies más frías. Se recupera el material químico cuya forma deseada se debe crear mediante un paso de procesamiento separado, por ejemplo aplicándolo sobre un soporte. Touseef Kazmi y Peter Roth describen el proceso en la revista Macromolecules y lo probaron en varias muestras pequeñas.

El punto de partida fue un problema en la producción del pequeño bloque de construcción en forma de anillo 1,2-ditiolano, cuya estructura contiene dos átomos de azufre unidos entre sí. Una vez que el equipo eliminó por completo el disolvente, quedó un sólido de color blanco amarillento en lugar del único bloque de construcción aislado deseado. Mientras que las moléculas se combinaban en largas cadenas durante el aislamiento, el material de partida podía almacenarse en una solución y procesarse posteriormente de forma específica. De la reacción inicialmente perturbadora surgió la idea de utilizar la formación rápida de cadenas para un nuevo material, el polímero poli(1,2-ditiolano).

Surrey mide la recuperación en un tubo de vidrio abierto

Para un experimento de control, el equipo calentó una muestra de 65 miligramos durante dos horas en un tubo de vidrio abierto. El 89% de la cantidad utilizada se acumuló en las paredes más frías, mientras que una pequeña parte restante quedó en el suelo. También se filtró material por la abertura, por lo que la instalación experimental ya proporciona un punto de partida concreto para realizar mejoras. Después del recalentamiento, el sólido recuperado también podría reordenarse de esta manera.

Detrás de la visible desaparición se esconde la despolimerización, es decir, la separación de las cadenas en sus pequeños bloques iniciales, los monómeros. A medida que abandonan el sólido caliente en forma de gas, el equilibrio químico cambia a favor de una mayor descomposición. No se requirió una polimerización separada e iniciada activamente durante el proceso de recuperación, lo que distingue el proceso de otros procesos de reciclaje químico. El equipo utilizó un espectrómetro de masas para examinar las partículas formadas durante el calentamiento y, lo que es más importante, encontró el bloque de construcción original esperado. Por lo tanto, el análisis de gases apoya el camino de retorno descrito a nivel molecular y complementa la simple observación en el recipiente de prueba.

En Guildford, el papel de filtro está recubierto con una capa repelente al agua.

Como primera aplicación, el equipo colocó papel de filtro enrollado en la parte superior de un recipiente experimental donde podría absorber la sustancia ascendente. Esto formó una capa sobre la superficie del papel más frío, protegiendo del agua el material normalmente absorbente. Una gota colocada permaneció en el área tratada. Este tipo de revestimientos también podrían resultar interesantes para objetos con superficies inclinadas que son difíciles de mojar con un líquido. Para ello, la superficie a recubrir debe permanecer suficientemente fría para que la sustancia volátil se acumule y se adhiera nuevamente.

Los químicos sumergieron otra muestra de papel tres veces en una solución del bloque inicial y la dejaron secar después de cada baño. De esta manera se creó el polímero hidrófugo directamente sobre y probablemente también dentro de la base fibrosa. El ángulo de contacto medido de una gota de agua fue inicialmente de 99,4 grados e indicó con qué claridad el agua se curvaba en la superficie. Incluso después de 50 días en condiciones ambientales normales, el revestimiento seguía siendo impermeable. Esta durabilidad sería relevante para el uso técnico, ya que las capas protectoras deben permanecer de forma segura sobre su soporte durante el uso.

En Surrey, el calor elimina la capa previamente sólida

Para quitar el recubrimiento, los químicos calentaron parte del papel tratado a 100 grados Celsius durante la noche. Luego, la superficie volvió a absorber agua fácilmente, pero quedó visiblemente descolorida debido a la larga exposición al calor. El experimento también muestra un límite práctico para los materiales de soporte sensibles cuyas propiedades deben conservarse cuando se retira el recubrimiento. Por lo tanto, en aplicaciones posteriores, la temperatura y la duración deben ser adecuadas para papel, plástico o componentes electrónicos.

Para el reciclaje de objetos recubiertos sería útil una separación específica de los materiales, ya que un recubrimiento firmemente adherido puede dificultar el procesamiento posterior. Las muestras formadas por evaporación de una solución o redeposición permanecieron insolubles en disolventes orgánicos probados a temperatura ambiente. Sin embargo, otras rutas sintéticas han producido productos solubles, y los espectros infrarrojos confirman una composición química muy similar de las diferentes muestras. Los autores sospechan que la causa de estas diferencias es un entrelazamiento más fuerte de las cadenas y un posible entrelazamiento de moléculas en forma de anillo.

Surrey separa el plástico del Nilo Rojo y Berkeley usa ácido

Los aditivos suponen otro obstáculo porque los tintes y las cargas pueden quedar atrapados en el material durante el lavado normal de las piezas de plástico. En Surrey, el equipo luego mezcló Nile Red como aditivo de plantilla altamente visible y obtuvo un polímero sólido de color púrpura oscuro. Una vez calentado, el material incoloro se podía recoger por separado, mientras permanecía el tinte. Este experimento prueba específicamente una mezcla simple y aún no proporciona evidencia para limpiar ningún desperdicio doméstico. Para un mayor desarrollo sería especialmente interesante ver qué otras sustancias se transfieren junto con el polímero y cuáles pueden separarse con la misma seguridad.

Un enfoque diferente del Berkeley Lab ilustra por qué esta separación es fundamental para el valor del plástico recuperado. Allí, Brett Helms y sus colegas desarrollaron la poli(dicetoenamina), abreviada como PDK, cuyos enlaces se reabren en una solución fuertemente ácida. Los componentes liberados se pueden separar de los aditivos añadidos y volver a transformarlos en plástico. Esto significa que el nuevo producto no necesariamente tiene que adoptar el color del material original y puede tener otras propiedades. Para ambos conceptos, las uniones del material respectivo deben corresponder desde el principio a su posterior proceso de reciclaje.

Florida activa los extremos de la cadena y Senftenberg instala puntos de rotura predeterminados

Cuando el plástico común se funde repetidamente, las cadenas moleculares pueden acortarse y deteriorar así las propiedades del material. Por ello, el equipo de Brent Sumerlin de la Universidad de Florida está estudiando el retorno de las cadenas de polímeros a sus componentes originales. Su proceso para el polimetacrilato de metilo, conocido entre otras cosas como plexiglás, se centra en los extremos de la cadena. La reacción descrita en la revista especializada Chem no requiere la adición de catalizador ni disolvente y recupera más de nueve décimas partes del monómero.

Una red liderada por el Centro Helmholtz Hereon, con la participación de BTU Cottbus-Senftenberg, está buscando un diseño diferente para el plástico con puntos de rotura predeterminados incorporados. Allí, los enlaces tioéster químicamente vulnerables se encuentran dentro de una estructura de poliestireno modificado, que posteriormente puede descomponerse en fragmentos más pequeños. Para producirlo, el equipo también utiliza un bloque de construcción hecho de carbohidratos vegetales y calienta la reacción con microondas. Ya se han fabricado pequeñas placas de Petri del tamaño de una moneda de un euro mediante un sistema de moldeo por inyección. Por lo tanto, este trabajo combina una estructura específicamente desmontable con una pieza impresa tangible que se puede producir en máquinas estándar.

El estireno frena el paso a través de la fase gaseosa en Surrey

El equipo de Surrey probó en qué medida el efecto depende de la composición utilizando cadenas que también contenían bloques de estireno. Estos copolímeros, cuando se calentaron, no liberaron su contenido de ditiolano de la manera descrita, sino que permanecieron en el recipiente de prueba. Incluso a 120 grados Celsius durante hasta siete días, el equipo sólo observó una lenta degradación de las cadenas. Para materiales relacionados, la propiedad especial no se puede crear simplemente agregando un bloque de construcción adecuado. Para otros materiales, los autores sugieren modificar específicamente la estructura molecular y así ajustar la solubilidad, la repelencia al agua y el comportamiento térmico.

Los químicos también examinaron el producto incoloro purificado para ver cómo se comportaba durante el almacenamiento a largo plazo en condiciones ambientales normales. Según ellos, esta muestra se mantuvo sin cambios durante un período de 15 meses.

Macromoléculas de Ácido Lipoico Sin Cadena Lateral: Homopolímeros Sublimables y Copolímeros Degradables a Base de 1,2-Ditiolano; doi:10.1021/acs.macromol.6c01500

Química de la naturaleza, reciclaje de plástico en circuito cerrado habilitado por enlaces covalentes dinámicos de dicetoenamina; doi:10.1038/s41557-019-0249-2

Chem, Despolimerización en masa de poli(metacrilato de metilo) mediante iniciación del extremo de la cadena para la conversión sin catalizador a monómero; doi:10.1016/j.chempr.2023.07.004

Chem Circularity, polimerización asistida por microondas de copolímeros de poliestireno degradables para obtener plástico circular de un solo uso; doi:10.1016/j.checir.2026.100163

Construido con el apoyo de inteligencia artificial.