Trotz der Bemühungen der Verbraucher, Wertstoffe zu sortieren und zu trennen, landen die meisten Plastikflaschen immer noch auf der Mülldeponie. Standardrecyclingmethoden zum Sortieren, Zerkleinern und Wiederaufbereiten von Kunststoffen beschränken sich nur auf Kunststoffe vom Typ 1 und Typ 2 – im Wesentlichen nur Limonadenflaschen, Wasserflaschen und Milchkännchen.
Die weltweite Kunststoffproduktion ist von 2 Millionen Tonnen im Jahr 1950 auf 360 Millionen Tonnen im Jahr 2018 gestiegen, und etwa 50 % dieses Kunststoffs werden nach einmaligem Gebrauch zu Müll. Schätzungen zufolge werden bis 2050 12 Milliarden Tonnen Plastikmüll in der Umwelt und auf Mülldeponien landen.
Um die Recyclingquoten zu verbessern, arbeitet Kevin Schug, Shimadzu Distinguished Professor of Analytical Chemistry an der University of Texas in Arlington, an neuen Möglichkeiten zur Trennung und Wiederverwertung gemischter Kunststoffe. Er und ein Team aus Hochschulabsolventen und Bachelor-Forschern an der UTA haben an einer Studie zusammengearbeitet veröffentlicht In Zeitschrift für Chromatographie A.
„Eine bekannte Methode des chemischen Recyclings ist die Pyrolyse“, sagte Schug. „Bei der Pyrolyse werden Kunststoffe in einer sauerstofffreien Umgebung erhitzt, bis sie sich in Pyrolyseöle zersetzen. Diese Öle haben, bis auf wenige Ausnahmen, weitgehend dieselben Eigenschaften wie Rohöl. Wichtig ist, dass sie weiter zu Kraftstoffen raffiniert und, noch besser, in chemische Rohstoffe umgewandelt werden können, um neue Kunststoffe herzustellen.“
Anders als beim herkömmlichen Kunststoffrecycling, bei dem das Material sortiert und zerkleinert werden muss, bevor es recycelt werden kann, ist die Pyrolyse nicht auf bestimmte Kunststoffarten beschränkt. Sie kann alle verarbeiten.
Allerdings entstehen bei der Pyrolyse gemischter Kunststoffabfälle einige komplexe Gemische, die Hersteller genau prüfen müssen. Verunreinigungen wie Schwefel und Stickstoff können chemische Verbindungen bilden, die nachgelagerte Verarbeitungsstrategien beeinträchtigen können.
„Pyrolyse ist zu einer ziemlich großen Sache geworden. Viele Unternehmen bauen große chemische Recyclingbetriebe auf“, sagte Schug. „Dennoch erfordert die Charakterisierung der Pyrolyseöle die Entwicklung neuer Analysemethoden, wie wir sie in unserer neuen, von Experten begutachteten Forschung beschreiben.“
Mit der Unterstützung von Jean-Francois Borny von Lummus Technologies LLC, einem Chemieunternehmen mit Sitz in Houston, entwickelten Schug und seine Kollegen an der UTA – die Doktoranden Alexander Kaplitz und Niray Bhakta sowie die Studenten Shane Marshall und Sadid Morshed – eine neue Methode der überkritischen Flüssigkeitschromatographie, mit der die Pyrolyseöle getrennt werden können. Die Forscher stellten fest, dass sie Öle aus Polyethylen- und Polypropylen-Rohstoffen klar voneinander unterscheiden konnten.
„Das ist erst der Anfang, aber wir sind sehr gespannt auf das Potenzial dieser Technik, Öle aus vielen verschiedenen Kunststoffen und Mischungen zu unterscheiden“, sagte Schug. „Wenn wir einen Weg finden, diese Kunststoffe besser zu recyceln, können wir unsere Abhängigkeit von neuen fossilen Brennstoffen verringern und hoffentlich unseren Teil dazu beitragen, nicht mehr zum Klimawandel beizutragen.“
Mehr Informationen:
Alexander S. Kaplitz et al., Unterscheidung von Kunststoffabfall-Pyrolyseöl-Rohstoffen mittels überkritischer Fluidchromatographie, Zeitschrift für Chromatographie A (2024). DOI: 10.1016/j.chroma.2024.464804