Ein Forschungsteam der Abteilung für Energie- und Chemieingenieurwesen der UNIST hat eine innovative Technologie zur Umwandlung von Kunststoffabfällen in Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) vorgestellt, ein hochwertiges Material, das eine entscheidende Rolle bei der Erreichung der CO2-Neutralität und der Förderung einer Kreislaufwirtschaft spielt.
Unter der Leitung von Professor Kwangjin An und Professor Hankwon Lim von der School of Energy and Chemical Engineering und der Graduate School of Carbon Neutrality der UNIST entwickelte das gemeinsame Forschungsteam eine Methode zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren unter Verwendung von Mischgasen, die aus Maskenabfällen erzeugt werden. Die Arbeit ist veröffentlicht im Zeitschrift für Chemieingenieurwesen.
Bei der Pyrolyse von Kunststoffabfällen werden diese Materialien in Kohlenwasserstoffgase wie Methan, Ethylen und Propylen umgewandelt. Die Forscher nutzen diese Gase und unterziehen sie einer Hochtemperaturbehandlung, um CNTs herzustellen.
Die durch diesen Upcycling-Prozess erzeugten Kohlenstoffnanoröhren sind umweltfreundlich und erzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Methan- und Wasserstoff-basierten Verfahren weniger Kohlendioxid-Emissionen. Insbesondere macht dieser Ansatz eine Mülltrennung überflüssig und rationalisiert das Verfahren.
Durch die Nutzung der bei der thermischen Zersetzung von Maskenabfällen entstehenden Gase konnte das Forschungsteam nachweisen, dass Kohlenstoffnanoröhren kostengünstig in großen Mengen hergestellt werden können. Bemerkenswerterweise ist der Upcycling-Prozess trotz der Komplexität des Systems zu Kosten möglich, die mit denen bestehender Methoden vergleichbar sind.
Darüber hinaus hat das Forschungsteam mithilfe von Szenarioanalysen unter Nutzung erneuerbarer Energiequellen eine Strategie zur Kohlenstoffneutralität entworfen. Diese Studie stellt die erste wirtschaftliche und ökologische Bewertung der Produktion von Kohlenstoffnanoröhren durch Upcycling von Kunststoffabfällen dar und zeigt einen vielversprechenden Weg auf, Kunststoffabfälle in hochwertige Materialien umzuwandeln.
Die Erstautoren Kim Hee-hyang und Nam Eon-woo erklärten: „Bei einer Skalierung des Prozesses und einer effektiven Steuerung von Angebot und Nachfrage nach Elektrizität unter Einsatz erneuerbarer Energien können die Produktionskosten niedrig gehalten werden. Dies würde zu einer deutlichen Reduzierung der Kohlendioxidemissionen führen.“
Die Professoren Hankwon Lim und Kwanjin An betonten: „Eine Erhöhung des Angebots an Kohlenstoffnanoröhren aufgrund von Fortschritten in der Pyrolysetechnologie wird auch die Energiesicherheit verbessern.“
Weitere Informationen:
Heehyang Kim et al., Kunststoff-Upcycling im Labormaßstab und grünes Wachstum: Bewertung des Upcyclings von Kunststoffabfällen zu Kohlenstoffnanoröhren unter wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten, Zeitschrift für Chemieingenieurwesen (2024). DOI: 10.1016/j.cej.2024.153300