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Jun 14, 2023

Forscher der Virginia Tech verwandeln Plastik in Seife

Guoliang „Greg“ Liu in seinem Labor. (Foto: Steven Mackay/Virginia Tech.) Kunststoffe werden wie kaum ein anderes Produkt vom Menschen hergestellt und genutzt. Das Material hält sich auf Mülldeponien ewig. Das

Guoliang „Greg“ Liu in seinem Labor. (Foto: Steven Mackay/Virginia Tech.)

Kunststoffe werden wie kaum ein anderes Produkt vom Menschen hergestellt und genutzt. Das Material hält sich auf Mülldeponien ewig. Dieses Plastikmüllproblem ist eine der größten Umwelthürden, mit denen wir konfrontiert sind. Es wurde nach innovativen Lösungen gesucht, aber viele erfordern spezielle Chemikalien oder sogar Würmer, um Plastikmüll zu verarbeiten. Wissenschaftler der Virginia Tech haben kürzlich einen neuartigen Ansatz entdeckt, der in Science angekündigt wurde und bei dem Polyethylen durch einfache Hitze in Fettsäuren umgewandelt wird, die die Grundlage für Seife, Waschmittel und andere wertvolle Produkte bilden.

Die meisten modernen Verbraucherkunststoffe bestehen aus Polyethylen. Guoliang „Greg“ Liu, außerordentlicher Professor an der Virginia Tech, stellte fest, dass ihre lange Kohlenstoffkettenstruktur der von Fettsäuren relativ ähnlich ist. Letztere sind Kohlenstoffketten mit einer Ansammlung von Atomen an einem Ende. Aber wie kann man das eine in das andere umwandeln? Liu ließ sich vom Feuer inspirieren, das Holz in Rauch verwandelt. „Brennholz besteht größtenteils aus Polymeren wie Zellulose. Bei der Verbrennung von Brennholz werden diese Polymere in kurze Ketten und dann in kleine gasförmige Moleküle zerlegt, bevor sie vollständig zu Kohlendioxid oxidiert werden“, erklärte er in einer Erklärung. „Wenn wir die synthetischen Polyethylenmoleküle auf ähnliche Weise abbauen, den Prozess aber stoppen, bevor sie vollständig in kleine gasförmige Moleküle zerfallen, sollten wir kurzkettige, polyethylenähnliche Moleküle erhalten.“

Zusammen mit seinen Doktoranden Zhen Xu und Eric Munyaneza entwickelten Liu und sein Labor ein Kesselsystem. Kunststoff – wie er in Plastikflaschen enthalten ist – könnte in einem ofenähnlichen Reaktor erhitzt werden. Hohe Temperaturen weiter unten im Behälter brechen die Polymer-Kunststoffketten, während kühlere Temperaturen diesen Abbau verlangsamen, wenn sie nach oben wandern. Anschließend kann das Wachs, kurzkettiges Polyethylen, aus dem Reaktor entfernt werden. Dieses als Tenside bekannte Material wird in Seifen und Reinigungsmitteln verwendet. Mit ein paar einfachen Schritten verwandelt es sich in diese hochwertigen Produkte.

Diese neue Methode des Upcyclings von Kunststoffen bietet viele Vorteile. Zum einen kann es mit einem anderen gängigen Kunststofftyp, Polypropylen, verwendet werden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, Kunststoffe nach Sorten zu sortieren. Darüber hinaus fehlen ihm die Enzyme, Würmer und andere komplexe Einrichtungen anderer Systeme. Schließlich besteht eine hohe Nachfrage nach Seife und ähnlichen Produkten, sodass sich dieser Prozess der Reduzierung von Kunststoffen zu Fettsäuren als wirtschaftlich sinnvoll erweisen und Investitionen fördern könnte. Die für dieses neue Verfahren verantwortlichen Forscher setzen große Hoffnungen.

„Man sollte sich darüber im Klaren sein, dass die Plastikverschmutzung eher eine globale Herausforderung als ein Problem einiger weniger Mainstream-Länder ist. Im Vergleich zu einem anspruchsvollen Verfahren und einem komplexen Katalysator oder Reagenz könnte ein einfaches Verfahren für viele andere Länder weltweit zugänglicher sein“, sagte Xu. „Ich hoffe, dass dies ein guter Anfang für den Kampf gegen die Plastikverschmutzung sein kann.“

Liu und Eric Munyaneza bereiten Kunststoffe vor. (Foto: Steven Mackay/Virginia Tech.)

Wachse aus Polyethylen und Polypropylen werden erhitzt, um durch katalytische Oxidation zu Fettsäuren zu oxidieren. (Foto: Steven Mackay/Virginia Tech.)

h/t: [Good News Network]

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