Resumen
Hasta la fecha se han producido más de 8.000 millones de toneladas de plástico, y no es previsible una estrategia de reciclaje del 100%. Esta revisión, resume cómo la mecanoquímica de los polímeros puede contribuir a un futuro sostenible. Esto, mediante el control de la degradación de los polímeros de diseño desarrollados de novo, y de los plásticos en los flujos de residuos existentes. Se presenta el desarrollo histórico de la mecanoquímica de polímeros, al tiempo que se destacan ejemplos actuales de degradación de polímeros inducida por mecanoquímicos. Además, se discuten los marcos teóricos y computacionales que pueden conducir al descubrimiento y mejor comprensión de nuevas reacciones mecanoquímicas en el futuro.
Esta revisión tiene en cuenta las perspectivas técnicas y de ingeniería que convergen en los campos de la trituración y la mecanoquímica de polímeros. Se considera un enfoque particular en el destino de los polímeros básicos y las tecnologías potenciales para monitorear las reacciones mecanoquímicas mientras ocurren. Por lo tanto, se presenta una perspectiva única de múltiples comunidades. Se destaca, además, la necesidad de futuras investigaciones transdisciplinarias para abordar los parámetros que rigen un enfoque de degradación para una economía circular.
Conclusiones
La mecanoquímica de polímeros muestra un enorme potencial para hacer frente a los flujos de residuos poliméricos de hoy y del futuro. En particular, la amalgama de polímeros y la mecanoquímica de trituración se presenta como el único método disponible actualmente para ejercer fuerza sobre los polímeros a escala con el aporte de energía necesario.
A modo de ejemplo, Rinaldi y sus colaboradores analizaron el requerimiento energético de H2. Así que catalizó la hidrólisis de la celulosa a oligosacáridos solubles en agua en molinos de bolas Simolayer e informó el requerimiento de energía. Este disminuyó de aprox. 200 a 9,6 MWh t−1 ya que el proceso se escaló de 1 g a 1 kg con tiempos de molienda de 2.0 a 2.5 h [138]. Sugirieron que esta economía de escala puede extrapolarse a molinos aún más grandes. Si bien se necesitarían modelos de proceso rigurosos para evaluar la eficiencia energética, parece que los requisitos no serán prohibitivos.
Sin embargo, se deben superar muchas barreras fundamentales y agotadoras para finalmente aplicar el principio de la mecanoquímica de polímeros para la sostenibilidad. Esto comienza con el alto costo de producción de mecanóforos, que requerirá el desarrollo de conceptos futuros con enfoques económicos o incluso libres de mecanóforos. Además, los aspectos termodinámicos y cinéticos de las reacciones de despolimerización altamente endergónicas y autolimitadas deben abordarse mediante enfoques catalíticos u otros enfoques no lineales que desacoplen la vía de reacción térmica de la mecanoquímica. Los enfoques computacionales desempeñarán un papel importante en la racionalización y unificación de la comprensión de las reacciones mecanoquímicas, pero también contribuirán al descubrimiento de reacciones de polímeros completamente nuevas dirigidas por la fuerza. Esto irá acompañado de nuevos métodos para observar las reacciones mecanoquímicas de los polímeros, que tienen sus propias dificultades técnicas para desacoplar las condiciones mecanoquímicas altamente abrasivas de los delicados instrumentos analíticos.
Si bien estos obstáculos requieren los esfuerzos comunes de las mentes más brillantes para el éxito final, los autores de esta revisión están convencidos de que el principio de la mecanoquímica de los polímeros no muestra dilemas irresolubles que saboteen su eventual aplicación a escala para desempeñar un papel importante en un futuro de polímeros sostenible y circular.
Tomado y traducido de la revista Nature.
