Neuer Weg gefunden, um Kunststoff Nummer sieben in wertvolle Produkte zu verwandeln

Eine Methode zur Umwandlung eines häufig weggeworfenen Kunststoffs in ein Harz, das im 3D-Druck verwendet wird, könnte eine bessere Nutzung von Kunststoffabfällen ermöglichen.

Ein Team von Forschern der Washington State University hat eine einfache und effiziente Methode entwickelt, um Polymilchsäure (PLA), einen biobasierten Kunststoff, der in Produkten wie Filamenten, Kunststoffsilber und Lebensmittelverpackungen verwendet wird, in ein hochwertiges Harz umzuwandeln.

„Wir haben einen Weg gefunden, dies sofort in etwas Stärkeres und Besseres zu verwandeln, und wir hoffen, dass dies den Menschen einen Anreiz gibt, dieses Zeug upzucyceln, anstatt es einfach wegzuwerfen“, sagte Yu-Chung Chang, ein Postdoktorand an der WSU School Maschinenbau und Werkstofftechnik und Co-Korrespondenzautor der Arbeit. „Wir haben stärkere Materialien direkt aus Müll hergestellt. Wir glauben, dass dies eine großartige Gelegenheit sein könnte.“

Jährlich werden etwa 300.000 Tonnen PLA produziert, und die Verwendung nimmt dramatisch zu.

Obwohl es biobasiert ist, wird PLA, das als Kunststoff Nr. 7 eingestuft wird, nicht leicht abgebaut. Es kann ein Jahr lang in Süß- oder Salzwasser schwimmen, ohne sich zu zersetzen. Es wird auch selten recycelt, da es wie viele Kunststoffe, wenn es eingeschmolzen und neu geformt wird, nicht so gut funktioniert wie die ursprüngliche Version und an Wert verliert.

„Es ist biologisch abbaubar und kompostierbar, aber wenn man es sich genauer ansieht, stellt sich heraus, dass es bis zu 100 Jahre dauern kann, bis es sich auf einer Mülldeponie zersetzt“, sagte Chang. „In Wirklichkeit verursacht es immer noch viel Umweltverschmutzung. Wir wollen sicherstellen, dass wir wissen, wie wir damit umgehen können, wenn wir mit der Produktion von PLA im Millionen-Tonnen-Maßstab beginnen.“

In ihrer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Grüne Chemieentwickelten die Forscher unter der Leitung von Professor Jinwen Zhang von der School of Mechanical and Materials Engineering eine schnelle und katalysatorfreie Methode zum Recyceln des PLA, indem die lange Molekülkette in einfache Monomere zerlegt wurde – die Bausteine ​​für viele Kunststoffe. Der gesamte chemische Prozess kann bei milden Temperaturen in etwa zwei Tagen durchgeführt werden. Die Chemikalie, mit der sie das PLA abbauen, Aminoethanol, ist ebenfalls kostengünstig.

„Wenn Sie ein Lego-Schloss in ein Auto umbauen wollen, müssen Sie es Stein für Stein zerlegen“, sagte Chang. „Das haben wir getan. Das Aminoethanol hat das PLA präzise zu einem Monomer zurückgeschnitten, und sobald es wieder zu einem Monomer geworden ist, sind der Himmel die Grenze, weil Sie es zu etwas Stärkerem repolymerisieren können.“

Sobald das PLA in seine Grundbausteine ​​zerlegt war, bauten die Forscher den Kunststoff wieder auf und schufen eine Art von photohärtbarem Flüssigharz, das üblicherweise als Drucktinte für 3D-Drucker verwendet wird. Als es in einem 3D-Drucker verwendet und zu Kunststoffteilen ausgehärtet wurde, zeigte das Produkt gleiche oder bessere mechanische und thermische Eigenschaften als handelsübliche Harze.

Während sich die Forscher für die Studie auf PLA konzentrierten, hoffen sie, die Arbeit auf Polyethylenterephthalat (PET) anwenden zu können, das häufiger vorkommt als PLA, eine ähnliche chemische Struktur hat und ein größeres Abfallproblem darstellt.

Sie haben ein vorläufiges Patent angemeldet und arbeiten daran, das Verfahren weiter zu optimieren. Die Forscher prüfen auch andere Anwendungen für das Upcycling-Verfahren.