Das Upcycling von Kunststoffabfällen zu wertvolleren Materialien könnte das Recycling amortisieren

Eine neue und einfache Methode zum Upcycling von Kunststoffabfällen bei Raumtemperatur wurde von einem Forscherteam des Center for Sustainable and Circular Technologies (CSCT) an der University of Bath entwickelt. Die Forscher hoffen, dass das neue Verfahren dazu beitragen wird, das Recycling wirtschaftlicher zu machen.

Kunststoffabfälle, die entweder auf Deponien oder in der natürlichen Umwelt verbleiben, überwiegen derzeit die gesamte lebende Biomasse (4 Giga-Tonnen), was zu einer der großen ökologischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts führt. Während die Recyclingquoten in ganz Europa steigen, bleiben traditionelle Methoden begrenzt, da die harten Umschmelzbedingungen die Qualität des Materials bei jedem Recycling verringern.

Jetzt haben Forscher am CSCT ein schonendes und schnelles chemisches Recyclingverfahren für Polycarbonate entwickelt, eine robuste Kunststoffklasse, die häufig im Bauwesen und im Maschinenbau verwendet wird.

Unter Verwendung eines auf Zink basierenden Katalysators und von Methanol konnten sie kommerzielle Poly(bisphenol-A-carbonat) (BPA-PC)-Kügelchen innerhalb von 20 Minuten bei Raumtemperatur vollständig abbauen.

Der Abfall kann dann in seine chemischen Bestandteile, nämlich Bisphenol A (BPA) und Dimethylcarbonat (DMC), umgewandelt werden, was dazu beiträgt, die Produktqualität über eine unendliche Anzahl von Zyklen zu erhalten.

Wichtig ist, dass die BPA-Rückgewinnung das Austreten eines potenziell schädlichen Umweltschadstoffs verhindert, während DMC ein wertvolles grünes Lösungsmittel und ein Baustein für andere Industriechemikalien ist.

Ihre Ergebnisse werden in veröffentlicht ChemSusChemwobei im Vergleich zu früheren Methoden eine verbesserte Prozesseffizienz und mildere Bedingungen festgestellt wurden.

Vielversprechend ist der Katalysator auch tolerant gegenüber anderen kommerziellen Quellen von BPA-PC (z. B. CD) und gemischten Abfallbeschickungen, was die industrielle Relevanz erhöht, während er für andere Kunststoffe (z. B. Poly(milchsäure) (PLA) und Poly(ethylenterephthalat) zugänglich ist. (PET)) bei höheren Temperaturen.

Das Team hat auch einen vollständig zirkulären Ansatz zur Herstellung mehrerer erneuerbarer Poly(esteramide) (PEAs) auf Basis von Terephthalamid-Monomeren demonstriert, die aus PET-Abfallflaschen gewonnen werden. Diese Materialien haben hervorragende thermische Eigenschaften und könnten möglicherweise in biomedizinischen Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise in der Arzneimittelabgabe und im Tissue Engineering.

Der leitende Forscher Professor Matthew Jones vom CSCT der University of Bath sagte: „Es ist wirklich aufregend, die Vielseitigkeit unserer Katalysatoren bei der Herstellung einer breiten Palette von Mehrwertprodukten aus Kunststoffabfällen zu sehen.

„Es ist entscheidend, dass wir nach Möglichkeit auf solche Produkte abzielen, um die Einführung neuer nachhaltiger Technologien durch wirtschaftliche Anreize zu fördern und zu beschleunigen.“

Der Erstautor des Papiers, Jack Payne vom CSCT, sagte: „Obwohl Kunststoffe eine Schlüsselrolle beim Erreichen einer kohlenstoffarmen Zukunft spielen werden, sind die derzeitigen Praktiken nicht nachhaltig.

„Für die Zukunft ist es unerlässlich, Kunststoffe aus erneuerbaren Rohstoffen zu beziehen, die biologische Abbaubarkeit/Recyclingfähigkeit in die Designphase einzubetten und bestehende Abfallmanagementstrategien zu diversifizieren.

„Solche zukünftigen Innovationen sollten nicht auf neue Materialien beschränkt sein, sondern auch etablierte Produkte umfassen.

„Unsere Methode schafft neue Möglichkeiten für das Polycarbonat-Recycling unter milden Bedingungen und trägt dazu bei, einen Ansatz der Kreislaufwirtschaft zu fördern und Kohlenstoff auf unbestimmte Zeit im Kreislauf zu halten.“

Derzeit wurde die Technologie nur in kleinem Maßstab demonstriert, aber das Team arbeitet jetzt mit Mitarbeitern der University of Bath an der Optimierung des Katalysators und der Skalierung des Prozesses (300 ml).