Upcycling: Hochwertige Rohstoffe aus Plastikmüll
Neue Katalysatoren sollen die Wiederverwendung von Kunststoffabfällen erleichtern und damit die Basis für einen geschlossenen Stoffkreislauf bilden.
(Bild: Pinkyone / Shutterstock.com)
- Jan Oliver Löfken
Plastikmüll ist ein immer noch wachsendes Problem weltweit – vom gigantischen Müllstrudel im Pazifik bis zu winzigen Kunststoffpartikeln in Seevögeln, Fischen und Nahrung. Jedes Jahr werden rund 370 Millionen Tonnen produziert, fast ausschließlich aus fossilen Rohstoffen wie Erdöl. Die Recyclingquote von Plastik-Verpackungen rangiert in der EU um 40 Prozent, bis 2030 werden 55 Prozent angestrebt.
Doch meist werden aus Plastikmüll nur Wertstoffe geringerer Qualität gewonnen. Britische Chemiker untersuchten nun effiziente Katalyse-Prozesse, um aus Polyethylen oder Polycarbonat auch hochwertigere Basissubstanzen zu erhalten. Dieses Upcycling wäre die Grundlage für geschlossene Materialkreisläufe der Zukunft.
Viel hilfreiche Chemie
Matthew Jones und seine Kollegen vom Centre for Sustainable and Circular Technologies der University of Bath wählten für ihre Laborversuche Katalysatoren auf der Grundlage von Zink-Komplexen. Diese Metallverbindungen setzten sie bei der chemischen Umwandlung von häufig verwendeten Verpackungsmaterialien wie Polyethylenterephthalat (PET) und Polycarbonat (PC) ein. Sie analysierten mehrere Prozesse, in denen die langen Polymerketten des Plastikmülls in kürzere, wieder verwertbare Moleküle umgewandelt werden.
Bei der Glykolyse spalten Glykole die Polymere auf, bei der Aminolyse übernehmen Ammoniak oder Amine diese Aufgabe. Für Polycarbonate eignet sich zudem die Methanolyse – eine chemische Reaktion, bei der eine Ester-Verbindung in eine andere überführt wird.
Hochwertige Substanzen gewinnbar
Die Ergebnisse ihrer Laborversuche zeigten, dass in allen Prozessen durch den Einsatz der Zink-Komplexe hochwertige Substanzen für neue Kunststoffe mit hoher Qualität gewonnen werden können. Besonders die Methanolyse von Polycarbonat erwies sich sogar bei sehr geringer Temperatur von etwa 20 Grad Celsius und geringem Katalysator-Einsatz (vier Gewichtsprozent) als effizient. Dabei entstand die Chemikalie Dimethylcarbonat, die beispielsweise in Elektrolytlösungen für Lithiumbatterien genutzt werden kann. Die katalytische Zersetzung von ausgedienten PET-Flaschen führte über eine Zwischenstufe (Terephthalamid) zu verschiedenen Polyesteramiden (PEA), einer Substanz für biologisch von Bakterienkulturen abbaubare Kunststoffe.
Diese Experimente zeigen, dass das Recycling von Plastikmüll dank neuer Katalyseprozess zu hochwertigen Basisstoffen ohne allzu großen Energieeinsatz führen kann. Vor einer Anwendung im großem Maßstab müssen diese Erfolge aus dem Labor allerdings skaliert werden, also an größere Mengen angepasst werden. Sollte dies gelingen, stünde ein weiterer Weg für eine nachhaltigere Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe offen.
(bsc)
