Le materie plastiche sono essenziali nella vita quotidiana, ma pongono rischi ambientali significativi a causa della lenta degradazione e dell'inquinamento, soprattutto nei corpi idrici. L'acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS), utilizzato in prodotti come parti di automobili ed elettronica, è attualmente raggruppato con altre materie plastiche prive di programmi di riciclo dedicati. Tuttavia, le imminenti modifiche normative in Europa mirano a migliorarne il riciclo.
I metodi di smaltimento tradizionali come l'incenerimento e la discarica contribuiscono all'inquinamento, mentre tecniche avanzate come il trattamento idrotermico, la pirolisi e i metodi assistiti da microonde offrono alternative promettenti per il riciclaggio dell'ABS in combustibili e sostanze chimiche di valore. Questi processi possono ridurre i rifiuti di plastica, preservare le risorse naturali e abbassare le emissioni di carbonio, contribuendo a cicli di vita dei prodotti più sostenibili. Parallelamente, i processi di pirolisi possono contribuire a produrre char solidi conduttivi che possono essere utilizzati come struttura portante per elettrocatalizzatori dispersi atomicamente contenenti un metallo di transizione (TM) per una varietà di processi elettrochimici. Gli elettrocatalizzatori Fe-Nx con x = 2,3,4 hanno dimostrato di essere adatti per la reazione di riduzione dell'ossigeno (ORR), specialmente quando operano in ambienti alcalini. Gli elettrocatalizzatori sono stati quindi sintetizzati utilizzando char derivati dalla pirolisi di ABS di scarto funzionalizzati con ftalocianina di ferro e integrati entrambi tramite un processo pirolitico. Per migliorare ulteriormente la conduttività elettrica e le prestazioni elettrocatalitiche, il carbon black disponibile in commercio (ad esempio Ketjen Black e Vulcan XC72R) è stato gradualmente miscelato con il carbone derivato dalla plastica, ottenendo prestazioni eccezionali in ORR attraverso test con elettrodi a disco ad anello rotante. Questo studio mostra un metodo per il riciclaggio dell'ABS con la possibilità di raccogliere il prodotto liquido ed elettrocatalizzatori efficienti senza PGM per ORR. Questo è un metodo alternativo che migliora il valore di un comune prodotto di scarto all'interno del nucleo dell'economia circolare.
Questo lavoro con il titolo “Upgrading the Waste Acrylonitrile-Butadiene-Styrene into Crude Oil and Highly Efficient Electrocatalysts for Oxygen Reduction Reaction” (doi: 10.1016/j.cej.2025.162236) è stato pubblicato in Chemical Engineering Journal (Elsevier, Impact Factor 13.4, 2023 Journal Impact Factor, Journal Citation Reports (Clarivate Analytics, 2024)).
Questo lavoro è stato condotto da Mr. Loris Sallaku, Dr. Lorenzo Mirizzi, Dr. Mohsin Muhyuddin, Prof. Simona Binetti, Prof. Piercarlo Mustarelli e Prof. Carlo Santoro (Dipartimento di Scienza dei Materiali, Università degli studi di Milano Bicocca), Mr. Niccolò Lamanna e Prof. Luca Zoia (Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Terra, Università degli studi di Milano Bicocca) in collaborazione con l’Università di Roma “La Sapienza” (Prof. Ernesto Placidi), ENEA (Dr. Valerio Ficca), Università di Brescia (Prof. Stefania Federici, Prof. Irene Vassalini) e CNR-ICCOM, Firenze (Dr. Enrico Berretti, Dr. Jonathan Filippi, Dr. Alessandro Lavacchi).
Questo lavoro è un importante risultato del progetto TESLA “Transformation of plastic waste in Electrocatalysts, Supported by exhausted gases recovery Layout” finanziato dalla Fondazione Cariplo, Call for Circular Economy.