Chemisches Recycling: Vom Plastikmüll zu Kerosin und Co in nur einer Stunde

Weltweit werden etwa 20 Prozent aller Plastikabfälle recycelt. Das ist nicht besonders viel und einer der Gründe hinter dem globalen Plastikmüll-Problem. Chemische Verfahren zur Wiederverwertung von gemischtem Plastik sind rar, und selbst sortenreiner Kunststoff ist ein Problem. Forschern ist es nun jedoch gelungen, einen Ansatz zu entwickeln, mit dem Kunststoffabfälle in nur etwa einer Stunde in Kerosin oder andere Treibstoffe umgewandelt werden können.

Aus Kunststoff wird Treibstoff

Inzwischen gibt es diverse Ansätze, bei denen etwa Mikroben, Enzyme oder spezielle Katalysatoren zum Einsatz kommen, um Plastikabfälle abzubauen und in anderweitig nutzbare Kohlenwasserstoffe umzuwandeln. Der Ansatz von Hongfei Lin von der Washington State University setzen auf einen kohlenstoffhaltige Katalysator, der Kunststoffe wie etwa Polyethylen chemisch spalten und in kürzere Kohlenwasserstoffketten zerlegen kann. In der Vergangenheit gelang es so bereits, aus Plastikmüll den Flugzeugtreibstoff Kerosin herzustellen. Dies erforderte jedoch noch hohe Temperaturen und dauerte regelrecht lange.

Nun haben die Forscher ihre Methode jedoch optimiert. Der Prozess läuft nun bei relativ niedrigen 220 Grad ab und benötigt nur eine Stunde. Polyethylen etwa wird dabei zu 90 Prozent in Ketten aus acht bis 16 Kohlenstoffatomen zerlegt. Dabei handelt es sich um Einheiten, die typisch für Flugzeugtreibstoff sind. „Die Anwendung dieses Prozesse könnte daher eine vielversprechender Ansatz sein, um hochwertige Produkte aus Abfall-Polyethylen und ähnlichen Polymeren zu erzeugen„, so das Team.

Katalysator spaltet Plastikabfälle

Im Rahmen des Verfahrens kommt neben Wasserstoffgas und einem Lösungsmittel ein spezieller Katalysator zum Einsatz, der aus Ruthenium-Nanopartikeln besteht, die auf einer Kohlenstoffoberfläche verteilt werden. Mit Hilfe dieses Katalysators gelingt es, die C-C-Bindung aufzubrechen.

Im Optimierungsprozess lösten die Forscher das Polyethylen in dem organischen Lösungsmittel n-Hexan. Im Anschluss daran gaben sie die Lösung zum Katalysator hinzu, erhitzten die Mischung und versetzten sie mit unter 30 Bar Druck stehendem Wasserstoffgas. Innerhalb einer Stunde konnte der Katalysator die Polymerketten aufspalten, sodass 90 Prozent des Kunststoffs in flüssige, kurze Kohlenwasserstoffketten umgewandelt wurden, die als Kraftstoff nutzbar sind. „Damit haben wir einen effizienten Hydrolyseprozess demonstriert, der in der flüssigen Phase abläuft und hochdichtes Polyethylen selektiv depolymerisiert„, so die Forscher.

Das Team hofft, so eine Methode gefunden zu haben, mit der Plastikabfälle wie Polyethylen relativ schnell und einfach zu Kraftstoffen, Schmiermitteln oder Grundstoffen für die Chemieindustrie recyceln zu können. Im Vergleich zu anderen Methoden sei der Energieverbrauch dabei relativ gering, sodass Aufwand und Kosten des Recyclings im Rahmen bleiben.

„In der Recycling-Industrie sind die Kosten für das Recycling der entscheidende Faktor. Daher ist diese Arbeit ein wichtiger Durchbruch, um diese neue Technologie auf den Weg zur Kommerzialisierung zu bringen„, so Lin. Hinzu kommt, dass die Wirkung des Katalysators zwar etwas nachlässt, dann aber stabil bleibt, sodass er immer wieder eingesetzt werden kann. Durch leichte Anpassungen an dem Verfahren können statt Kerosin auch organische Schmierstoffe oder andere Kohlenwasserstoffe hergestellt werden.

via Washington State University