Da Riccardo Auriemma 
La cellulosa, abbondante nella biomassa vegetale, può essere convertita in molecole utilizzate per creare una nuova classe di polimeri riciclabili, sostituendo in modo sostenibile alcune materie plastiche.
In questo studio è stata sviluppata una pellicola trasparente realizzata con un nuovo polimero riciclabile. (Foto: Feng Li)
I ricercatori dell’Università di Hokkaido hanno compiuto un importante passo avanti nella ricerca per creare plastica riciclabile e stabile da materiali vegetali. Questo è un requisito fondamentale per ridurre il peso dell’inquinamento causato dalla plastica sull’ambiente. Hanno sviluppato un metodo conveniente e versatile per produrre una varietà di polimeri da sostanze chimiche derivate dalla cellulosa vegetale. Ancora più importante, questi polimeri possono essere completamente riciclati. Questo metodo è stato pubblicato sulla rivista ACS Macro Letters.
La cellulosa è uno dei componenti più abbondanti della biomassa di origine vegetale, essendo una parte essenziale delle robuste pareti cellulari che circondano tutte le cellule vegetali. Può essere facilmente ottenuto da scarti vegetali, come paglia e segatura, e pertanto il suo utilizzo come materia prima per la produzione di polimeri non dovrebbe ridurre la disponibilità di terreni agricoli per la produzione alimentare. La cellulosa è un polimero polisaccaridico a catena lunga, il che significa che è composto da più gruppi di zuccheri, in particolare glucosio, legati insieme da legami chimici.
Per produrre i nuovi polimeri, il team di Hokkaido ha utilizzato due piccole molecole disponibili in commercio, il levoglucosinone (LGO) e il diidroglucosinone (serina), ricavati dalla cellulosa. Hanno sviluppato nuovi processi chimici per convertire LGO e Cyrene in una varietà di polimeri polisaccaridici innaturali. La diversità dell’esatta composizione chimica dei polimeri offre la capacità di generare materiali diversi per una gamma di possibili applicazioni.
«Le nostre sfide più grandi erano controllare la reazione di polimerizzazione che lega insieme le molecole monomeriche più piccole e ottenere materiali polisaccaridici sufficientemente stabili per applicazioni comuni con il potenziale di essere scomposti e riciclati da condizioni chimiche specifiche», afferma il professore associato Feng Li. Autore corrispondente.
Lee aggiunge che la sorpresa più grande durante la ricerca è stata l'elevata trasparenza delle pellicole polimeriche create, che potrebbe essere cruciale per il tipo di applicazioni specializzate per le quali questi polimeri sembrano più adatti. “Poiché i materiali sono così rigidi, potrebbero essere difficili da usare come plastiche flessibili, come i sacchetti di plastica, quindi mi aspetto che saranno più adatti per materiali ad alte prestazioni per applicazioni ottiche, elettroniche e biomediche”, il professor Toshifumi Satoh, il altro autore corrispondente, aggiunge.
Anche altri gruppi di ricerca in tutto il mondo stanno esplorando la possibilità di produrre polimeri che sostituiscano la plastica dalle piante, e alcune di queste “bioplastiche” sono già disponibili in commercio, ma il gruppo di Satoh ha aggiunto una nuova importante opportunità a questo campo in rapido sviluppo.
Il team ora prevede di esplorare ulteriori possibilità, ma le possibili differenze strutturali sono così numerose che vogliono unire le forze con specialisti in chimica computazionale, intelligenza artificiale e sintesi automatizzata per esplorare le opzioni.
«Ci auguriamo che questo lavoro porti allo sviluppo di un’ampia gamma di utili polimeri polisaccaridici innaturali che diventino parte di una sintesi sostenibile a ciclo chiuso dalla biomassa con un riciclaggio efficiente», conclude Lee.
(Da sinistra) Toshifumi Satoh, Yuta Mizokami, Feng Li e Takuya Isono del gruppo di ricerca. (Foto: Feng Li)
Articolo originale:
Yuta Mizokami, et al. Polisaccaridi (1 → 6) non naturali chimicamente riciclabili da levoglucosinone e diidroglucosinone derivati dalla cellulosa. Messaggi macro ACS. 9 febbraio 2024.
doi: 10.1021/acsmacrolett.3c00720
Finanziamento:
Questo lavoro è stato sostenuto finanziariamente dall'Università di Hokkaido tramite il Center for Frontier Chemistry, il Photo-Excitonic Project, la Creative Research Foundation (CRIS), il List-PF, il Junior Scientists Promotion Project e il SOUSEI Support Program for Young Researchers of the Anno fiscale 2023; e la Fondazione Fujimori per la scienza e la tecnologia.
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