Logro 'electrizante' por hacer más su

Se puede fabricar nuevo material de bajo costo con energía mínima y sin productos químicos peligrosos

Universidad de Flinders

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Crédito: Universidad de Flinders

Los investigadores de química de la Universidad de Flinders han "encontrado oro" al descubrir una nueva forma de hacer polímeros "verdes" a partir de bloques de construcción de bajo costo con solo una pequeña cantidad de electricidad.

La reacción es rápida y ocurre a temperatura ambiente. No se requieren iniciadores químicos peligrosos, solo electricidad, con muchos usos potenciales, incluida la extracción de oro y el reciclaje de desechos electrónicos, revela un equipo interdisciplinario en un artículo recién publicado en el prestigioso Journal of the American Chemical Society.

Si bien cada año se producen cientos de millones de toneladas de plástico, y hasta la mitad se usa para un solo propósito, el grupo de investigación de la Universidad de Flinders está trabajando en opciones más sostenibles. La energía utilizada en la producción contribuye a la contaminación y al calentamiento global.

"El uso de la electricidad para producir nuevos materiales es un campo de investigación emergente que abre muchas puertas a nuevos productos químicos y polímeros que se pueden producir de una manera más sostenible", dice el coautor, el Dr. Thomas Nicholls, experto en el uso de la electroquímica para fabricar moléculas valiosas.

El proceso comienza agregando un electrón al bloque de construcción básico o monómero. Después de 'electrocutar' el monómero, reacciona con otro bloque de construcción en una reacción en cadena que conduce a la formación de un polímero.

La primera autora y candidata a doctorado, Jasmine Pople, dice: "Nuestro método para producir polímeros electroquímicamente proporciona nuevos materiales que son altamente funcionales y respetuosos con el medio ambiente".

"El uso de la electricidad para fabricar moléculas valiosas se está expandiendo rápidamente debido a su versatilidad. Además, puede generar menos desechos que las síntesis químicas tradicionales y puede funcionar con energía renovable".

El polímero clave fabricado por el equipo tiene enlaces azufre-azufre en su columna vertebral. Estos grupos de azufre pueden hacer cosas útiles como unir metales preciosos como el oro. El equipo demostró que el polímero clave podría eliminar el 97 % del oro de las soluciones relevantes para la minería y el reciclaje de desechos electrónicos.

Los enlaces azufre-azufre también se pueden romper y reformar. Esta propiedad interesante permitió al equipo descubrir las condiciones para convertir el polímero de nuevo en su bloque de construcción original. Este es un avance importante en el reciclaje.

Por lo general, cuando se reciclan plásticos comunes, simplemente se calientan y se transforman en un nuevo producto. Este proceso puede causar degradación y ciclo descendente (conversión a un material menos valioso), lo que lleva a la eliminación final en vertederos.

Por el contrario, los polímeros fabricados en las últimas investigaciones de los científicos de la Universidad de Flinders se pueden volver a convertir químicamente en sus componentes básicos con alto rendimiento, lo que significa que los componentes básicos se pueden utilizar de nuevo para fabricar nuevos polímeros.

El equipo también llevó a cabo cálculos de mecánica cuántica para comprender los detalles de cómo funciona la reacción. Los hallazgos fueron sorprendentes y fortuitos.

"La polimerización tiene un mecanismo inteligente de autocorrección: cada vez que se produce una reacción incorrecta, se invierte hasta que se produce la reacción correcta, lo que garantiza un polímero uniforme", dice el Dr. Le Nhan Pham, investigador asociado en química física y computacional.

Las aplicaciones futuras de esta clase de materiales incluyen la remediación ambiental, la extracción de oro y el uso del polímero como agente antimicrobiano.

Este trabajo está financiado por una subvención de ARC Discovery 'Química de trisulfuro inusual', dirigida por Future Fellow y Matthew Flinders Profesor de Química Justin Chalker y Profesor Asociado Zhongfan Jia en colaboración con el Dr. Tom Hasell en la Universidad de Liverpool (DP230100587).

El artículo 'Síntesis electroquímica de poli(trisulfuros)' se ha publicado en el Journal of the American Chemical Society (JACS) DOI: 10.1021/jacs.3c03239

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c03239#

Revista de la Sociedad Química Estadounidense

10.1021/jacs.3c03239

Estudio experimental

No aplica

Síntesis electroquímica de poli(trisulfuros)'

18-may-2023

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