Progettare super

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 14163 (2023) Citare questo articolo

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I tamponi e le pellicole assorbenti sono stati comunemente utilizzati per scopi di bonifica ambientale, ma progettare la loro struttura interna per ottimizzare l'accesso all'intero volume garantendo al tempo stesso efficienza in termini di costi, facilità di fabbricazione, resistenza sufficiente e riutilizzabilità rimane impegnativo. Qui riportiamo un film assorbente trimodale da polipropilene riciclato (PP) con micropori, macro-vuoti e cavità 3D simili a spugne, sviluppato attraverso dissoluzione selettiva, separazione di fase indotta termicamente e ricottura. L'assorbente ha centinaia di cavità per cm2 che sono in grado di gonfiarsi fino a venticinque volte il suo spessore, consentendo una cinetica di saturazione superveloce (entro 30 s) e il massimo assorbimento di olio (97 g/g). Il meccanismo di assorbimento segue un modello cinetico di pseudo-secondo ordine. Inoltre, l'assorbente è facilmente comprimibile e la sua struttura viene mantenuta durante l'assorbimento, il desorbimento e il riassorbimento dell'olio, con un'efficienza di riutilizzo del 96,5%. Il processo di recupero dell'olio prevede la spremitura manuale della pellicola, rendendo il processo di pulizia efficiente senza la necessità di trattamenti chimici. Il film assorbente possiede un'elevata porosità per un assorbimento efficace con una resistenza alla trazione sufficiente per applicazioni pratiche. La nostra tecnica integrata si traduce in una struttura polimerica porosa rinforzata che può essere adattata in base alle applicazioni di utilizzo finale. Questo studio fornisce una soluzione sostenibile per la gestione dei rifiuti che offre versatilità nella sua funzionalità.

Le materie plastiche sono diventate indispensabili grazie alla loro vasta gamma di usi e alle notevoli caratteristiche fisiche, che svolgono un ruolo cruciale nell’economia moderna1,2. Tuttavia, la produzione e lo smaltimento dei rifiuti di plastica hanno avuto un grave impatto sull’ambiente. Si stima che fino ad oggi siano stati prodotti miliardi di tonnellate di plastica e il progressivo accumulo di rifiuti plastici negli ultimi decenni ha attirato una notevole attenzione3,4.

I metodi tradizionali di trattamento dei rifiuti di plastica hanno i loro limiti. La discarica5 e l'incenerimento6,7 sono le principali fonti di gas tossici, nonché di microinquinanti2,8. Per affrontare questo problema, sono state proposte varie soluzioni per il riciclaggio dei rifiuti di plastica9 per garantire un uso sostenibile delle risorse fossili e proteggere l’ambiente. Queste soluzioni prevedono il riciclaggio meccanico, il riciclaggio termochimico e l’upcycling. Il riciclaggio meccanico è ampiamente utilizzato per i rifiuti di plastica di grandi dimensioni, ma è limitato a causa della contaminazione da additivi, del degrado dei materiali, della gamma limitata di materiali e della complessità della lavorazione10,11,12. Inoltre, la pirolisi è recentemente considerata un metodo promettente per il riciclaggio termochimico dei rifiuti plastici. Tuttavia, potrebbe non essere sempre una soluzione fattibile a causa dell’elevato consumo energetico, della produzione di sottoprodotti tossici e della qualità variabile dei prodotti risultanti3,13,14.

L’upcycling dei rifiuti di plastica si riferisce al processo di trasformazione dei materiali plastici scartati in nuovi prodotti con valore e funzionalità più elevati. Alcuni approcci non convenzionali all’upcycling dei polimeri includono la solvolisi, la meccanochimica, il foto-reforming, la biotecnologia, la pirolisi e i metodi di dissoluzione/precipitazione15. Il riciclo dei rifiuti di plastica è una soluzione migliore rispetto ad altri tipi di riciclaggio grazie alla maggiore qualità dei prodotti riciclati, ai vantaggi ambientali ed economici e alla maggiore efficienza energetica15,16. Produce una gamma diversificata di prodotti di alto valore, come fotovoltaici, elettrodi per batterie, nanotubi di carbonio, membrane, additivi per rinforzo, nonché fibre, pellicole e compositi, dimostrando il potenziale per trasformare i rifiuti in risorse preziose e promuovere pratiche sostenibili17 ,18,19,20,21,22,23. Anche il riciclo dei rifiuti di plastica in un assorbente per olio può essere un’applicazione utile, poiché può aiutare a mitigare gli impatti negativi delle fuoriuscite di petrolio sull’ambiente assorbendo efficacemente l’olio fuoriuscito1,24.