Einfache Chemie kann Polystyrol zu wertvolleren Produkten recyceln

UV-Licht plus Aluminiumchlorid als Katalysator können Polystyrol abbauen, sodass es in eine Chemikalie umgewandelt werden kann, die in Duftstoffen und Medikamenten verwendet wird

Chemie


15. August 2022

Die meisten Styroporabfälle werden derzeit nicht recycelt

Xinzheng/Getty Images

Forscher haben einen Weg gefunden, Kunststoffabfälle zu wertvolleren Produkten zu recyceln, die ihrer Meinung nach dazu beitragen könnten, die wachsende Anhäufung von nicht abbaubarem Abfall zu bekämpfen, der unsere Städte verschmutzt und das Leben in unseren Ozeanen bedroht.

Guoliang Liu von der Virginia Tech und seine Kollegen haben eine Methode entwickelt, um Polystyrol abzubauen und es in eine weitaus wertvollere Chemikalie umzuwandeln. Das Verfahren ist energieeffizient und an andere Kunststoffe anpassbar, sagen die Forscher.

Weniger als 10 Prozent des weltweiten Polystyrols werden derzeit recycelt, und viele Länder recyceln es überhaupt nicht, weil es keinen wirtschaftlichen Anreiz gibt, sagt Liu. Polystyrolabfälle sind teuer zu transportieren und kostspielig zu zerkleinern, und durch das Recycling entsteht nur mehr Polystyrol, das wenig Wert hat.

Weggeworfene Schutzverpackungen und Imbissbehälter aus Polystyrol zersetzen sich nicht auf natürliche Weise. Sie gelangen oft durch Flüsse ins Meer oder werden manchmal verbrannt, wodurch giftige Chemikalien freigesetzt werden.

Liu und seine Kollegen nutzten ultraviolettes Licht als Energiequelle und Aluminiumchlorid als Katalysator, um die chemische Struktur des Polystyrols aufzubrechen. Sie verwendeten dann denselben Katalysator und fügten Dichlormethan hinzu, eine klare Flüssigkeit, die üblicherweise als Lösungsmittel verwendet wird, um Diphenylmethan zu erzeugen.

Diphenylmethan ist eine Chemikalie, die häufig in Duftstoffen und Medikamenten verwendet wird. Es ist 10-mal wertvoller als Polystyrol selbst, daher schafft die Umstellung einen wirtschaftlichen Anreiz, Polystyrol-Abfälle zu reduzieren.

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Die Reaktion findet bei Umgebungstemperatur und atmosphärischem Druck statt und benötigt daher weniger Energie als bestehende Verfahren zum Recycling oder Upcycling von Polystyrol. Der Prozess ist einfach anzuwenden und könnte laut der wirtschaftlichen Analyse des Teams in großem Maßstab rentabel sein.

„Das Interessanteste ist, dass dies Standardchemie ist“, sagt Liu. „Wir verwenden keine wirklich strengen Bedingungen, einen teuren Katalysator oder ausgefallene Reaktionen. Alle Komponenten, die wir für diesen Prozess verwenden, sind ziemlich leicht verfügbar.“

Lius Team entwickelt einen Katalog anderer wertvoller Chemikalien, die durch eine Änderung der chemischen Reaktion im letzten Schritt des Upcycling-Prozesses gewonnen werden könnten.

Das Konzept gilt auch für fast alle anderen Kunststoffe und könnte so dazu beitragen, eine der größten Umweltbedrohungen in eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft umzuwandeln, sagt Liu.

Obwohl das Verfahren kostengünstiger ist als bestehende Recyclingmethoden, besteht der Nachteil darin, dass es bei der Skalierung mehr Zeit in Anspruch nehmen könnte, sagt Bushra Al-Duri von der Universität Birmingham im Vereinigten Königreich. Das Verfahren verwendet auch einige umweltschädliche Lösungsmittel, was eine Durchführung im industriellen Maßstab verhindern könnte.

Zeitschriftenreferenz: PNASDOI: 10.1073/pnas.2203346119

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