Risultato "elettrizzante" per aver creato più su

È possibile produrre nuovi materiali a basso costo con una potenza minima e senza sostanze chimiche pericolose

Università di Flinders

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Credito: Università di Flinders

I ricercatori di chimica della Flinders University hanno "trovato l'oro" scoprendo un nuovo modo per produrre polimeri "verdi" da elementi costitutivi a basso costo con solo una piccola quantità di elettricità.

La reazione è veloce e avviene a temperatura ambiente. Non sono necessari iniziatori chimici pericolosi: solo elettricità, con molti usi potenziali, tra cui l’estrazione dell’oro e il riciclaggio dei rifiuti elettronici, rivela un team interdisciplinare in un articolo appena pubblicato sul prestigioso Journal of the American Chemical Society.

Mentre ogni anno vengono prodotte centinaia di milioni di tonnellate di plastica, di cui circa la metà viene utilizzata per singoli scopi, il gruppo di ricerca della Flinders University sta lavorando su opzioni più sostenibili. L’energia utilizzata nella produzione contribuisce all’inquinamento e al riscaldamento globale.

"L'uso dell'elettricità per produrre nuovi materiali è un campo di ricerca emergente che apre molte porte a nuovi prodotti chimici e polimeri che possono essere prodotti in modo più sostenibile", afferma il coautore dott. Thomas Nicholls, esperto nell'uso dell'elettrochimica per produrre nuovi materiali. molecole preziose.

Il processo inizia aggiungendo un elettrone all'elemento costitutivo di base o al monomero. Dopo aver "fulminato" il monomero, reagisce con un altro elemento costitutivo in una reazione a catena che porta alla formazione di un polimero.

La prima autrice e dottoranda Jasmine Pople afferma: "Il nostro metodo per produrre elettrochimicamente polimeri fornisce nuovi materiali altamente funzionali e rispettosi dell'ambiente".

"L'uso dell'elettricità per produrre molecole preziose si sta espandendo rapidamente grazie alla sua versatilità. Inoltre, potrebbe generare meno rifiuti rispetto alle sintesi chimiche tradizionali e può essere alimentata con energia rinnovabile."

Il polimero chiave prodotto dal team ha legami zolfo-zolfo nella sua struttura portante. Questi gruppi di zolfo possono fare cose utili come legare metalli preziosi come l'oro. Il team ha dimostrato che il polimero chiave potrebbe rimuovere il 97% dell’oro da soluzioni rilevanti per l’estrazione mineraria e il riciclaggio dei rifiuti elettronici.

I legami zolfo-zolfo possono anche essere rotti e riformati. Questa interessante proprietà ha consentito al team di scoprire le condizioni per riconvertire il polimero nel suo elemento costitutivo originale. Si tratta di un progresso importante nel riciclaggio.

In genere, quando la plastica comune viene riciclata, viene semplicemente riscaldata e rimodellata in un nuovo prodotto. Questo processo può causare degrado e downcycling (conversione in un materiale meno prezioso), portando all'eventuale smaltimento in discarica.

Al contrario, i polimeri prodotti nell’ultima ricerca degli scienziati della Flinders University possono essere riconvertiti chimicamente nei suoi elementi costitutivi con un rendimento elevato, il che significa che gli elementi costitutivi possono essere riutilizzati per produrre nuovi polimeri.

Il team ha anche effettuato calcoli di meccanica quantistica per comprendere i dettagli di come funziona la reazione. I risultati furono sorprendenti e fortuiti.

"La polimerizzazione ha un intelligente meccanismo di autocorrezione: ogni volta che si verifica la reazione sbagliata, si inverte finché non procede la reazione corretta, garantendo un polimero uniforme", afferma il dottor Le Nhan Pham, ricercatore associato in chimica computazionale e fisica.

Le future applicazioni di questa classe di materiali includono il risanamento ambientale, l’estrazione dell’oro e l’uso del polimero come agente antimicrobico.

Questo lavoro è finanziato da una borsa di studio ARC Discovery "Unusual Trisulfide Chemistry", guidata dal Future Fellow e Matthew Flinders, professore di chimica Justin Chalker e dal professore associato Zhongfan Jia in collaborazione con il dottor Tom Hasell presso l'Università di Liverpool (DP230100587).

L'articolo "Sintesi elettrochimica di poli(trisolfuri)" è stato pubblicato sul Journal of the American Chemical Society (JACS) DOI: 10.1021/jacs.3c03239