Un team guidato da ricercatori dell’Università Nazionale di Singapore (NUS) ha trovato un modo per trasformare i rifiuti di plastica di polietilene tereftalato (PET) in aerogel ultraleggero che è adatto per varie applicazioni, tra cui l’isolamento termico e l’assorbimento di anidride carbonica.
Sul numero del 5 novembre 2018 della Rivista “Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineerin Aspects” sono stati pubblicati i risultati di una ricerca condotta da un gruppo di ricercatori dell’Università Nazionale di Singapore (NUS) che, utilizzando la plastica delle bottiglie in polietilene tereftalato (PET), hanno sviluppato degli aerogel (sostanza schiumosa solida), morbidi, flessibili, resistenti, estremamente leggeri e facili da maneggiare, che possono essere impiegati in una vasta gamma di applicazioni, come per l’isolamento termico e acustico negli edifici, la bonifica di fuoriuscite di petrolio, il rivestimento leggero ignifugo dei giacconi dei pompieri e le maschere di assorbimento dell’anidride carbonica che potrebbero essere utilizzate durante le operazioni di spegnimento degli incendi e di messa in sicurezza durante le fughe di gas.
“I rifiuti di plastica delle bottiglie sono tra i rifiuti plastici più diffusi e hanno effetti dannosi sull’ambiente – ha affermato il Prof. Hai Minh Duong del Dipartimento di Ingegneria meccanica presso la facoltà di Ingegneria della NUS e.co-autore dello Studio “Advanced fabrication and properties of hybrid polyetylene teraphtalatefiber-silica aerogels from plastic bottle waste” – Il nostro team ha sviluppato un metodo semplice, economico e green per convertire i rifiuti di bottiglie di plastica in aerogel di PET per molti straordinari usi. Una bottiglia di plastica può essere riciclata per produrre un foglio di aerogel in PET formato A4. E la tecnologia per la fabbricazione è anche facilmente scalabile per la produzione in serie. In questo modo, possiamo contribuire a ridurre gli impatti ambientali dannosi causati dai rifiuti di plastica”.
I rifiuti di plastica sono tossici e non biodegradabili e spesso finiscono negli oceani e nelle discariche, creando problemi alla vita marina e causando problemi di contaminazione alle falde acquifere e ai terreni coltivabili. A livello globale, il consumo annuale di bottiglie di plastica è in costante aumento e si prevede che supererà il mezzo trilione di tonnellate all’anno entro il 2021.
Oltre l’80% dei rifiuti marini è costituito da materiali in plastica e per limitarne gli impatti l’UE ha recentemente proposto misure per ridurre la loro produzione con soluzioni alternative e aumentare il loro recupero e riciclaggio.
Il team di ricerca, che si è avvalso della collaborazione del Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) dell’Agenzia per la Scienza, la Tecnologia e la Ricerca (A*STAR), ha impiegato due anni (da agosto 2016 ad agosto 2018) per sviluppare la tecnologia di fabbricazione di aerogel in PET.
“I nostri aerogel di PET sono molto versatili— ha aggiunto il Prof. Nhan Phan-Thien anch’egli del Dipartimento di Ingegneria meccanica della NUS e co-autore dello Studio – Possiamo dare loro diversi trattamenti di superficie per personalizzarli alle diverse utilizzazioni. Ad esempio, quando vengono incorporati nei vari gruppi metilici, gli aerogel di PET possono assorbire grandi quantità di olio molto rapidamente. Sulla base dei nostri esperimenti, hanno prestazioni fino a sette volte superiori rispetto agli assorbenti esistenti in commercio e sono particolarmente alla bonifica di sversamenti di
Un’altra nuova applicazione da sfruttare è la proprietà di isolamento termico degli aerogel di PET durante le operazioni antincendio. I giubbotti dei pompieri, sottolineano i ricercatori sono ingombranti perché rivestiti da prodotti chimici ritardanti di fiamma e vengono per lo più usati contemporaneamente con altri dispositivi di sicurezza, che costituiscono un intralcio durante estese operazioni, da mettere in pericolo la loro incolumità.
Il rivestimento con il nuovo aerogel di PET può resistere a temperature fino a 620 °C, sette volte di più di quanto non facciano gli attuali rivestimenti termici utilizzato nei giubbotti convenzionali dei vigili del fuoco, e il suo peso è solo il 10% di quello dei rivestimenti convenzionali. Inoltre, la natura morbida e flessibile dell’aerogel di PET offre anche un maggiore comfort.
“Adottando l’aerogel di PET quale materiale ignifugo di rivestimento, i giubbotti dei vigili del fuoco possono essere molto più leggeri, sicuri ed economici – ha spiegato il Prof. Nhan – È anche possibile produrre giacche resistenti al calore a basso costo per uso personale”. ”
Quando viene rivestito con un gruppo amminico (composti organici contenenti azoto), l’aerogel di PET può assorbire rapidamente il biossido di carbonio (CO2) dall’ambiente, con una capacità è paragonabile ai materiali utilizzati nelle maschere antigas, che sono costosi e ingombranti. Per illustrare questa applicazione, il team ha incorporato un sottile strato di aerogel di PET in una maschera commerciale per polveri sottili, creando una maschera prototipo in grado di assorbire efficacemente sia le polveri che il CO2.
“Le maschere rivestite con aerogel di PET rinforzati con ammina possono dare anche benefici alle persone che vivono in Paesi come la Cina, dove l’inquinamento atmosferico e le emissioni di carbonio sono tra le principali preoccupazioni – ha aggiunto Duong – Tali maschere possono essere facilmente prodotte e anche rese riutilizzabili”.
I ricercatori del NUS stanno anche cercando di apportare semplici modifiche della superficie degli aerogel di PET, al fine di renderli in grado di assorbire gas tossici come il monossido di carbonio (CO) che è la componente più mortale del fumo.
In precedenti lavori, lo stesso team di ricercatori aveva trasformato con successo carta e scarti di tessuti rispettivamente in aerogel di cellulosa e di cotone, con cui si è aggiudicato il 1° posto per la Categoria Tecnologie sostenibili al Concorso 2018 Create the Future Design, lanciato nel 2002 dal NASA Tech Briefs magazine per stimolare l’innovazione ingegneristica.
In copertina: Il team di ricercatori dell’Università Nazionale di Singapore che ha trovato il modo di trasformare i rifiuti di plastica in aerogel in polietilene tereftalato (PET), materiali ultraleggeri adattabili a varie applicazioni, tra cui l’isolamento termico e l’assorbimento di anidride carbonica. (Fonte: Università Nazionale di Singapore – NUS)