Dieser Prozess zeichnet sich durch einen Wirkungsgrad von über 95 % aus und wird bei Raumtemperatur durchgeführt, wodurch er wirtschaftlicher und skalierbarer ist als herkömmliche Verfahren.
- Schwer recycelbare Kunststoffe werden in Kraftstoff umgewandelt.
- Einstufiger Prozess, niedrige Temperatur.
- Effizienz bis zu 99 %.
- PVC wird ohne Freisetzung von Giftstoffen recycelt.
- Das Ergebnis des Prozesses sind Benzin und wiederverwendbare Salzsäure.
- Beitrag zur Kreislaufwirtschaft.
Durchbruch: direkte und saubere Umwandlung von Kunststoffabfällen in Kraftstoff
Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern hat ein revolutionäres einstufiges Verfahren entwickelt, mit dem Kunststoffabfälle, darunter auch besonders problematische wie PVC, in benzinähnlichen Kraftstoff und wiederverwendbare Salzsäure umgewandelt werden können.
Das Erstaunlichste daran ist, dass all dies bei Raumtemperatur oder etwas darüber und bei Atmosphärendruck geschieht, was den Energiebedarf erheblich senkt und den Prozess vereinfacht.
Dank einer Umwandlungseffizienz von über 95 % könnte diese Innovation einen Durchbruch im Kampf gegen eines der größten Umweltprobleme unserer Zeit darstellen: 10 Milliarden Tonnen Kunststoff, die weltweit bis heute produziert wurden und von denen nur ein kleiner Teil effektiv recycelt wird.
Hintergrund des Problems
- PVC und Polyolefine sind weit verbreitete Kunststoffe, die große Mengen an Abfall verursachen.
- Ihre chemische Verarbeitung ist schwierig, insbesondere im Fall von PVC, da bei der Zersetzung giftige Verbindungen freigesetzt werden.
Innovatives Angebot
- Die Studie präsentiert eine Strategie zur chemischen Verarbeitung von PVC und Polyolefinen bei niedrigen Temperaturen.
- Sie nutzt Chloroglinat-Ionenflüssigkeiten als Katalysatoren, um diese Abfälle in folgende Stoffe umzuwandeln:
- Flüssige Kohlenwasserstoffe (Brennstofftyp).
- HCl (Salzsäure), die extrahiert und wiederverwendet werden kann.
Außerhalb des Labors: eine skalierbare und realistische Methode
Dieser von Wissenschaftlern des Pacific Northwest National Laboratory, der Columbia University, der Technischen Universität München und der East China Normal University entwickelte Prozess ist direkt auf die reale industrielle Anwendung ausgerichtet.
Es handelt sich nicht um eine theoretische oder zu teure Lösung, sondern um eine technisch realisierbare Alternative, die in bestehende Infrastrukturen wie Ölraffinerien oder Abfallverwertungsanlagen integriert werden kann.
Im Gegensatz zu anderen Methoden des chemischen Upcyclings, die einen mehrstufigen Prozess und hohe Temperaturen erfordern, kombiniert diese Technik die Dekonstruktion und Verarbeitung von Kunststoffen in einer einzigen chemischen Reaktion.
Als Lösungsmittel, die die Umwandlung von gemischten und verunreinigten Kunststoffen erleichtern, die in realen Abfällen weit verbreitet sind, werden leichte Isoalkane verwendet, die als Nebenprodukte in Ölraffinerien häufig vorkommen.
Mechanismus des Prozesses
- Es handelt sich um einen einstufigen Prozess, der Folgendes umfasst:
- Dechlorierung (Entfernung von Chlor)
- Aufbrechen der C-C-Bindungen
- Alkylierung und Ersatz von Wasserstoff durch Isobutan oder Isopentan
- Dieser Ansatz kompensiert endotherme Reaktionen durch andere exotherme Reaktionen, wodurch bei niedrigeren Temperaturen gearbeitet werden kann.
Lösung des „Chlorierungsproblems”: der Fall PVC
Polyvinylchlorid (PVC) macht etwa 10 % der weltweiten Kunststoffproduktion aus, aber sein Vorhandensein erschwert alle Versuche einer thermischen oder chemischen Verwertung. Der Chlorgehalt führt bei der Verbrennung oder Verwertung ohne Vorbehandlung zur Bildung giftiger Verbindungen.
Dieser neue Ansatz ermöglicht es, Chlor aus PVC im selben Prozess zu entfernen, in dem auch Kraftstoff hergestellt wird, wodurch gefährliche Emissionen vermieden und das verbleibende Chlor in Salzsäure (HCl) umgewandelt wird.
Dieses Nebenprodukt ist nicht nur leicht zu neutralisieren, sondern kann auch in Bereichen wie Wasseraufbereitung, Metallurgie, Lebensmittelindustrie oder Pharmazie wiederverwendet werden.
Hohe Effizienz bei realen Kunststoffen
Einer der vielversprechendsten Aspekte der Forschung ist, dass diese Technologie keine reinen oder unverschmutzten Kunststoffe erfordert. In Tests mit gemischten PVC- und Polyolefinabfällen, wie sie normalerweise auf Deponien oder in Recyclinganlagen zu finden sind, wurden Umwandlungsraten von 96 % bei einer Temperatur von nur 80 °C erreicht.
Dies eröffnete Möglichkeiten für die direkte Anwendung dieser Technologie bei verunreinigten Abfallströmen, ohne dass diese zuvor sortiert werden müssen, was ein wesentliches Hindernis in bestehenden Verwertungsanlagen darstellt.
So wurden beispielsweise weiche PVC-Rohre, Kabelisolierungen und starre Verpackungen erfolgreich in flüssige Kohlenwasserstoffe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen umgewandelt, die die Grundlage für handelsübliches Benzin bilden.
Darüber hinaus werden durch den Verzicht auf extreme Temperaturen sowohl die Energiekosten als auch die damit verbundenen Emissionen gesenkt, was die Attraktivität dieser Lösung aus ökologischer und wirtschaftlicher Sicht erhöht.
Potenzial
Technologien dieser Art lösen nicht nur das Abfallproblem, sondern verwandeln die Bedrohung in eine Ressource. Hier sind einige konkrete Beispiele, wie sie zu einer nachhaltigeren Zukunft beitragen können:
- Entlastung von Deponien und Gebieten, die mit Plastikabfällen übersättigt sind, die derzeit nicht recycelt werden können.
- Reduzierung der Abfallverbrennung und damit der Emissionen von Dioxinen und anderen Schadstoffen, die bei der herkömmlichen Verbrennung entstehen.
- Nutzung bestehender industrieller Netzwerke wie Ölraffinerien und Chemiewerke, um den Prozess zu skalieren, ohne dass neue Infrastruktur geschaffen werden muss.
- Lokale Produktion von Kraftstoff aus Abfällen, wodurch die Abhängigkeit vom Erdöl verringert und die Energiesicherheit erhöht wird.
- Förderung einer echten Kreislaufwirtschaft, in der selbst die komplexesten Kunststoffe als industrielle Rohstoffe ein zweites Leben erhalten.
Anwendung
- Funktioniert mit echten Kunststoffabfallgemischen, selbst wenn diese verunreinigt sind.
- Die verwendeten Reagenzien (wie Isoalkane) können aus Ölraffinerien gewonnen oder im Rahmen des Prozesses selbst recycelt werden.
Ähnliche Pilotprojekte werden bereits in Europa und Asien umgesetzt, insbesondere in Regionen, in denen die selektive Abfallsammlung noch keine effiziente Sortierung ermöglicht. In Verbindung mit einer Politik zur Förderung der Verwertung gemischter Abfälle, wie beispielsweise der jüngsten EU-Initiative zur chemischen Verwertung, könnte diese Technologie zu einem zentralen Element einer globalen Strategie zur Schließung des Kunststoffkreislaufs werden.
Der entscheidende Punkt wird nun der Übergang von der Laborforschung zur praktischen Anwendung sein. Dank solcher Lösungen gibt es keine Rechtfertigung mehr dafür, weiterhin zu vergraben oder zu verbrennen, was nützliche Energie für die Gegenwart und Zukunft sein könnte.
