Wissenschaftler der University of California, Berkeley, haben einen innovativen chemischen Prozess entwickelt, der Kunststoffabfälle effektiv in wertvolle chemische Bausteine für die Herstellung neuer Kunststoffprodukte umwandeln kann. Dieser katalytische Prozess ermöglicht den Abbau dominanter Kunststoffarten im Abfall—Polyethylen und Polypropylen—zu ihren grundlegenden chemischen Komponenten, was uns dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe erheblich näher bringt.

Der Prozess verwendet zwei wichtige Katalysatoren: Natrium auf Aluminiumoxid und Wolframoxid auf Siliziumdioxid. Der erste Katalysator baut die Polymere ab und hinterlässt ein Ende mit einer reaktiven Doppelbindung, während der zweite Katalysator diese Bindung nutzt, um Kohlenstoff hinzuzufügen und ein Propenmolekül zu erzeugen. Propen ist eine der grundlegenden Zutaten zur Herstellung neuer Polymere, was die Wiederverwendung von Kunststoffabfällen ohne den Bedarf an neuen fossilen Brennstoffen ermöglicht.

Dieser neue Prozess bietet zahlreiche Vorteile gegenüber früheren Methoden. Vor allem eliminiert er die Notwendigkeit komplexer und teurer Katalysatoren, die in früheren Untersuchungen verwendet wurden. Durch den Austausch dieser Katalysatoren gegen billigere, feste Katalysatoren kann ein kontinuierlicher Prozess ermöglicht werden, was bedeutet, dass die Katalysatoren wiederverwendet werden können, wodurch die Kosten gesenkt und die Effizienz gesteigert wird. Diese Technologie vermeidet auch die Notwendigkeit, Wasserstoff zu entfernen, um eine Doppelbindung in Polymeren zu bilden, was ein wichtiger Schritt in früheren Kunststoffabbauverfahren war.

Die Anwendung dieser Methode könnte erhebliche Auswirkungen auf die Reduzierung von Kunststoffabfällen weltweit haben, die heute größtenteils auf Deponien, in Ozeanen oder durch Verbrennung enden und damit weiter zur Emission von Treibhausgasen beitragen. Schätzungen zufolge bestehen etwa zwei Drittel des Kunststoffabfalls nach dem Verbrauch aus Polyethylen und Polypropylen, und der größte Teil dieses Abfalls wird derzeit in Produkte mit geringem Wert wie Blumentöpfe und Plastikbesteck recycelt.

Einer der wichtigsten Innovationen dieses Verfahrens ist die Fähigkeit, Kunststoff auf molekularer Ebene abzubauen, was die Herstellung von Produkten mit der gleichen Qualität wie die aus neuem, unbenutztem Material ermöglicht. Dieser Prozess ermöglicht potenziell die Herstellung neuer Kunststoffprodukte ohne Qualitätseinbußen, was ein entscheidender Schritt in Richtung eines nachhaltigeren Umgangs mit Kunststoffabfällen ist.

Darüber hinaus ist die neue Methode deutlich widerstandsfähiger gegen Verunreinigungen, die die Effizienz des Abbaus verringern könnten. Während kleine Mengen an Verunreinigungen wie PET und PVC die Effizienz verringern können, haben die meisten Verunreinigungen keine signifikanten Auswirkungen, was bedeutet, dass der Prozess auch mit weniger sauberem Kunststoffabfall effektiv arbeiten kann. Dies ist entscheidend für die Kommerzialisierung und breitere Anwendung der Technologie.

Wissenschaftler glauben, dass diese Technologie zur Schaffung kommerzieller Anlagen zur Zersetzung von Kunststoff in Bausteine für neue Materialien führen könnte, was die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen erheblich reduzieren und die Menge an Kunststoff, die in die Umwelt gelangt, verringern könnte.

Dieses Projekt wurde vom US-Energieministerium finanziert, und die Forschungsergebnisse werden in der wissenschaftlichen Zeitschrift Science veröffentlicht. Neben Professor John Hartwig, der die Forschung leitete, waren auch die Doktoranden Richard J. Conk, Jules Stahler, Jake Shi, Natalie Lefton und John Brunn sowie Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory beteiligt.