Einwegkunststoffe stellen ein großes Umweltproblem dar, aber statt im Müll entsorgt zu werden, könnten gebrauchte Plastiktüten aus dem Supermarkt jetzt für eine Reaktion genutzt werden, die gefährliche Chemikalien entgiften kann.
Ein Team unter der Leitung von Forschern des Institute for Chemical Reaction Design and Discovery (WPI-ICReDD) der Universität Hokkaido hat eine Methode entwickelt, die herkömmliche Kunststoffmaterialien anstelle potenziell explosiver Verbindungen verwendet, um radikale Kettenreaktionen auszulösen.
Dieser Ansatz erhöht die Sicherheit des Prozesses erheblich und bietet gleichzeitig die Möglichkeit, gängige Kunststoffe wie Polyethylen und Polyvinylacetat wiederzuverwenden. Diese Erkenntnisse wurden veröffentlicht im Zeitschrift der American Chemical Society.
Die Forscher nutzten eine Kugelmühle, eine Maschine, die eine Stahlkugel in einem Stahlgefäß schnell schüttelt, um feste Chemikalien zu mischen. Wenn der Ball in den Kunststoff einschlägt, bricht die mechanische Kraft eine chemische Bindung auf und es bilden sich Radikale, die ein hochreaktives, ungebundenes Elektron besitzen. Diese Radikale ermöglichten eine selbsterhaltende Kettenreaktion, die die Dehalogenierung – den Ersatz eines Halogenatoms durch ein Wasserstoffatom – organischer Halogenide fördert.
„Die Verwendung von Standardkunststoffen als chemische Reagenzien ist eine völlig neue Perspektive auf die organische Synthese“, sagte außerordentlicher Professor Koji Kubota. „Ich glaube, dass dieser Ansatz nicht nur zur Entwicklung sicherer und hocheffizienter radikalischer Reaktionen führen wird, sondern auch zu einer neuen Art der Nutzung von Kunststoffabfällen, die ein ernstes gesellschaftliches Problem darstellen.“
Die Wiederverwendung von Kunststoffabfällen wurde demonstriert, indem man Plastikfetzen einer gewöhnlichen Einkaufstüte in das Glas der Kugelmühle gab und die Reaktion erfolgreich durchführte. Das Team zeigte auch, dass seine Methode auf die Behandlung hochgiftiger polyhalogenierter Verbindungen angewendet werden kann, die in der Industrie weit verbreitet sind. Polyethylen wurde verwendet, um eine radikalische Reaktion auszulösen, die mehrere Halogenatome aus einer Verbindung entfernte, die üblicherweise als Flammschutzmittel verwendet wird, und so deren Toxizität verringerte.
Forscher gehen davon aus, dass diese Methode aufgrund der Kosten- und Sicherheitsvorteile die Aufmerksamkeit der Industrie auf sich ziehen wird.
„Unser neuer Ansatz, der stabile, billige und reichlich vorhandene Kunststoffmaterialien als Initiatoren für radikalische Kettenreaktionen nutzt, birgt das erhebliche Potenzial, die Entwicklung industriell attraktiver, sicherer und hocheffizienter chemischer Prozesse zu fördern“, kommentierte Professor Hajime Ito.
Mehr Informationen:
Koji Kubota et al., Nutzung der Mechanochemie zur Aktivierung von Rohstoffkunststoffen als Initiatoren für radikalische Kettenreaktionen kleiner organischer Moleküle, Zeitschrift der American Chemical Society (2023). DOI: 10.1021/jacs.3c12049