Investigadores de la Universidad de Bayreuth han encontrado una manera de hacer que los plásticos sean más sostenibles utilizando los desechos de azufre del proceso de refinación del petróleo. Han desarrollado un método que permite que los llamados enlaces dinámicos de azufre se integren fácilmente en los poliésteres. Sus hallazgos se han publicado en la revista Angewandte Chemie International Edition.
Los poliésteres son plásticos versátiles que se encuentran en muchos artículos cotidianos, como botellas de PET, empaques, mochilas y ropa. Son populares debido a su degradabilidad potencialmente más fácil, lo que los hace más sostenibles que otros tipos de plástico.
Sin embargo, incluso los poliésteres tienen margen de mejora en lo que respecta a la reciclabilidad: durante los procesos de reciclaje térmico y mecánico, la calidad puede deteriorarse, lo que significa que el poliéster reciclado suele tener propiedades inferiores en comparación con el material virgen. Como resultado, los poliésteres no se pueden reciclar indefinidamente.
Un enfoque prometedor para hacer frente a este desafío implica la incorporación de nuevos enlaces químicos que se puedan abrir y cerrar fácilmente, mejorando así significativamente la sostenibilidad de estos materiales.
Los enlaces dinámicos son enlaces químicos que se pueden romper y volver a formar con facilidad, lo cual es crucial para los materiales sostenibles. Esto permite que los materiales se reparen o remodelen sin descomponerse en sus componentes básicos. La ruptura y reformación de estos enlaces a menudo está controlada por un catalizador, una sustancia que facilita o acelera una reacción química.
El azufre elemental, un subproducto de la refinación del petróleo, contiene estos enlaces dinámicos. Sin embargo, la integración de enlaces dinámicos de azufre en el poliéster ha resultado difícil. Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Dr. Alex Plajer, Profesor Junior de Química Macromolecular en la Universidad de Bayreuth, ha logrado introducir enlaces dinámicos de azufre en poliésteres utilizando un método recientemente desarrollado.
Además del azufre elemental, el método requiere epóxidos, una clase ampliamente utilizada de materiales químicos de partida. Los investigadores descubrieron que se pueden usar una variedad de tipos de epóxido, incluidos los que se usan comúnmente en la industria o incluso los derivados de fuentes naturales. Esto permite adaptar las propiedades de los polímeros resultantes, por ejemplo, si son duros o blandos, o a qué temperatura se comportan como el vidrio.
Además, la síntesis de los poliésteres solo requiere un catalizador simple: el alcóxido de litio. Este compuesto es fácil de producir, fácil de usar en la práctica de laboratorio y permite la catálisis en condiciones relativamente suaves, lo que ahorra energía y reduce los costos.
“Curiosamente, descubrimos que la participación del azufre, particularmente el llamado anillo S8, acelera la reacción introduciendo el enlace dinámico. Ciertas partes del polímero resultante parecen apoyar el proceso catalítico. Este es un mecanismo bastante inusual”, dice Plajer.
Los poliésteres producidos con enlaces dinámicos de azufre son lo suficientemente estables como para sufrir modificaciones posteriores. A través de otras reacciones químicas, por ejemplo, el material se puede reticular, lo que permite su uso como un adhesivo reutilizable que puede procesarse con calor o descomponerse con ácido.
Información tomada y traducida de artículo de la sección de noticias de Phys.
