Ein gemeinsames Forschungsteam hat eine Technologie zur Herstellung hochwertiger Kunststoffrohstoffe namens Dicarbonsäuren (α,ω-Disäuren) durch Recycling gemischter Kunststoffabfälle entwickelt. Die Arbeit ist veröffentlicht im Zeitschrift für sauberere Produktion.
Das Team wurde von Dr. Sang-Goo Jeon vom Bioenergy and Resources Upcycling Research Laboratory am Korea Institute of Energy Research (KIER) und Dr. Jung-Oh Ahn vom BioProcess Engineering Center am Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology geleitet (KRIBB)
Kunststoffe werden aus fossilen Brennstoffen wie Erdöl und Erdgas hergestellt, und Kunststoffabfälle werden recycelt, indem sie geschreddert und geschmolzen werden, um neue Produkte herzustellen. Bei der Herstellung und Verarbeitung werden jedoch Abwässer und Schadstoffe freigesetzt, die schwerwiegende Auswirkungen auf die Umwelt haben.
Um diese Probleme anzugehen, streben viele Länder und Unternehmen den Aufbau einer Kunststoff-Kreislaufwirtschaft an. Insbesondere Technologien, die Kunststoffe durch chemische Verfahren wie die Pyrolyse umweltfreundlich recyceln, gewinnen in letzter Zeit an Aufmerksamkeit.
Allerdings ist auch die Pyrolysemethode keine perfekte Lösung. Denn nur 30 % des Naphtha-Anteils im Pyrolyseöl, das bei der Pyrolyse entsteht, werden als Rohstoff für Kunststoffe recycelt, während der Großteil als minderwertiger Brennstoff genutzt wird, der bei der Verbrennung Treibhausgase ausstößt.
Das koreanische Forschungsteam schlug einen chemobiologischen Prozess vor, der chemische und biologische Methoden kombiniert, um die Einschränkungen traditioneller chemischer Recyclingtechniken zu überwinden. Anstatt Pyrolyseöl als minderwertigen Brennstoff zu verwenden, reinigt das entwickelte Verfahren es zu Normalparaffinen, die als Rohstoffe für mikrobielle Reaktionen dienen, und nutzt sie als Ausgangsstoff für Mikroorganismen zur Herstellung von Kunststoffrohstoffen.
Durch den Einsatz der vom Korea Institute of Energy Research (KIER) entwickelten chemischen Vorbehandlungstechnologie ist es möglich, nur normale Paraffine selektiv aus Pyrolyseöl zu reinigen. Wenn das Pyrolyseöl mit einem Katalysator in einer mit Wasserstoff gefüllten Hochtemperaturumgebung bei 400 °C reagiert, werden Verunreinigungen und giftige Substanzen entfernt und es in normale Paraffine umgewandelt.
Nachdem die gereinigten Normalparaffine als Nahrung für Mikroorganismen genutzt werden, werden sie schließlich in Dicarbonsäuren umgewandelt – hochwertige Kunststoffrohstoffe, die in Produkten wie Polyester (PES), Polyamid (PA) und Polyurethan (PU) verwendet werden.
Das Forschungsteam prognostizierte, dass der Einsatz dieser Technologie die Produktionskosten von Kunststoffrohstoffen im Vergleich zu bestehenden Produktionstechnologien auf petrochemischer Basis um bis zu 40 % senken könnte. Darüber hinaus bietet es Vorteile für die nationale Treibhausgasreduzierung, indem 30 % des Pyrolyseöls, das typischerweise als minderwertiger Brennstoff verwendet wird, zu Kunststoffrohstoffen recycelt wird.
Dr. Jeon erklärte: „Diese Technologie überwindet die Grenzen bestehender chemischer Kunststoffrecyclingmethoden und ist eine Errungenschaft, die wesentlich zum Aufbau einer Kunststoffkreislaufwirtschaft und zur Verwirklichung der CO2-Neutralität beitragen kann. Wir führen derzeit Verifizierungsverfahren für die Synthese von Kunststoffen unter Verwendung der produzierten Dicarbonsäuren durch.“ , und wir planen, den Technologietransfer und die Kommerzialisierung durch die Zusammenarbeit mit interessierten Unternehmen voranzutreiben.“
Weitere Informationen:
In-Seok Yeo et al, Integration chemischer und biologischer Technologien beim Upcycling von Kunststoffabfällen zu mittelkettiger α,ω-Disäure, Zeitschrift für sauberere Produktion (2024). DOI: 10.1016/j.jclepro.2024.141890