La sostenibilidad de los plásticos ha avanzado mucho en los últimos años gracias en gran parte a los avances científicos. Pero incluso a medida que los plásticos se vuelven cada vez más respetuosos con el medio ambiente, el mundo sigue estando contaminado, ya que muchas industrias dependen de ellos para sus productos de uso generalizado.

La última investigación del Dr. Junpeng Wang, El profesor asistente en la Escuela de Ciencias de Polímeros e Ingeniería de Polímeros de la UA tiene una solución para reducir tales desperdicios y despejar un camino científico para un futuro más sostenible que pueda atraer al caucho, neumático, industrias automotriz y electrónica. Aunque este trabajo es apoyado por UA, Wang ganó recientemente un prestigioso premio CAREER de la National Science Foundation que apoyará los desarrollos futuros de esta investigación.

El problema en cuestión:polímeros sintéticos, incluyendo caucho y plásticos, se utilizan en casi todos los aspectos de la vida diaria. El predominio de los polímeros sintéticos se debe en gran medida a su excelente estabilidad y sus versátiles propiedades mecánicas. Sin embargo, debido a su alta durabilidad, los materiales de desecho compuestos por estos polímeros se han acumulado en la tierra y los océanos, causando serias preocupaciones para el ecosistema.

Además, dado que más del 90% de estos polímeros se derivan de recursos naturales finitos, como el petróleo y el carbón, la producción de estos materiales es insostenible si no se pueden reciclar y reutilizar.

Una solución prometedora para abordar los desafíos en la sostenibilidad de los plásticos es reemplazar los polímeros actuales por reciclables para lograr un uso circular de los materiales. A pesar de los avances realizados hasta ahora, pocos polímeros reciclables exhiben la excelente estabilidad térmica y las propiedades mecánicas de alto rendimiento de los polímeros tradicionales. Los materiales reciclables que Wang y su equipo han desarrollado son únicos en cuanto a estabilidad térmica superior y propiedades mecánicas versátiles. Su artículo explicando la investigación, "Polímeros químicamente reciclables basados ​​en metátesis de olefinas habilitados por monómeros de anillo fusionado, "fue publicado la semana pasada por Química de la naturaleza .

"Estamos particularmente interesados ​​en polímeros químicamente reciclables que se pueden descomponer en los constituyentes (monómeros) de los que están hechos, "dice Wang." Los monómeros reciclados se pueden reutilizar para producir los polímeros, permitiendo un uso circular de materiales, que no solo ayuda a preservar los recursos naturales finitos utilizados en la producción de plásticos, pero también aborda el problema de la acumulación no deseada de objetos plásticos al final de su vida útil ".

La clave en el diseño de polímeros químicamente reciclables es identificar el monómero correcto. A través de un cuidadoso cálculo computacional, los investigadores identificaron un monómero dirigido. Luego prepararon el monómero y los polímeros mediante síntesis química, utilizando materiales de partida disponibles en abundancia.

El grupo de investigación de Wang, incluyendo estudiantes graduados en ciencias de polímeros y un científico postdoctoral, tiene como objetivo abordar esos desafíos mediante el desarrollo de polímeros que se puedan descomponer en sus partes constituyentes. Cuando el catalizador para la despolimerización está ausente o se elimina, los polímeros serán muy estables y sus propiedades térmicas y mecánicas se pueden ajustar para satisfacer las necesidades de diversas aplicaciones.

"Los polímeros químicamente reciclables que desarrollamos muestran una excelente estabilidad térmica y propiedades mecánicas robustas y pueden usarse para preparar caucho y plásticos, "dice Wang." Esperamos que este material sea un candidato atractivo para reemplazar los polímeros actuales. Nuestro diseño molecular está guiado por la computación, destacando el poder transformador de la integración de la computación y el trabajo experimental. En comparación con otros polímeros reciclables que se han demostrado, los nuevos polímeros que demostramos muestran una estabilidad mucho mejor y propiedades mecánicas más versátiles. Cuando se agrega un catalizador, el polímero se puede degradar en el monómero constituyente para reciclarlo ".

El siguiente paso del grupo de investigación de Wang es ampliar el alcance de los polímeros químicamente reciclables y desarrollar compuestos poliméricos reforzados con fibra de carbono. El equipo también analizará el desempeño económico de este proceso industrial y el análisis del ciclo de vida para la comercialización de los polímeros.