Forscher entwickeln Kunststoff, der sich immer wieder ohne Qualitätseinbußen wiederverwerten lassen könnte.
Die Plastikverschmutzung gehört zu den größten globalen Umweltproblemen. 400 Millionen neuer Kunststoffmüll fallen nach Angaben der Vereinten Nationen jedes Jahr an. Gerade erst scheiterte ein Abkommen, um die weltweite Plastikproduktion und -belastung einzudämmen. Ob es erneute Verhandlungen geben wird, ist unklar.
Ungeachtet dessen wird in zahlreichen Ländern an Lösungen geforscht, um Kunststoff durch umweltfreundlichere Materialien zu ersetzen und die zunehmende Plastikflut effektiver zu recyceln. Oft sorgen dabei Rohstoffe für entscheidende Innovationen, so wie Seltene Erden und LEDs mit darin verbauten Metallen wie Gallium und Indium.
Mit diesen Hilfsmitteln könnte an der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden jetzt ein Durchbruch gelungen sein, um Plastik immer wieder und in gleichbleibender Qualität zu recyceln. Denn bei den bislang gängigen Verfahren werden Kunststoffe meist eingeschmolzen und umgeformt, was jedoch mit der Zeit die Eigenschaften des Materials verändert. Der Ansatz des Teams um Assistenzprofessor Fabian Eisenreich setzt früher an: Das Plastik wird bereits so gestaltet, dass es sich später problemlos wieder in die ursprünglichen chemischen Bausteine zersetzen lässt. Aus diesen Ausgangsmolekülen können neue Kunststoffe mit identischer Qualität zusammengesetzt werden.
Cer und LED-Licht setzen den entscheidenden chemischen Prozess in Gang
Sowohl zur Herstellung als auch zum Recycling des Materials kam ein Photokatalysator auf Basis des Selterdmetalls Cer zum Einsatz, eine Substanz, die unter LED-Licht chemische Reaktionen in Gang setzt. Eisenreich und seine Doktorandin Ahsen Sare Yalin waren nach eigenen Angaben die Ersten, die einen solchen Recyclingkreislauf erfolgreich im Labor umsetzen konnten. Die Veröffentlichung in der „Rising Stars“-Ausgabe der Fachzeitschrift Advanced Materials verdeutlicht die wissenschaftliche Bedeutung dieses Ergebnisses.
Tests zeigen, dass das neue Material selbst bei Temperaturen über 300 Grad Celsius stabil bleibt. Allerdings ist es noch spröde und haftet an anderen Stoffen wie Glas oder Polycarbonat. Daher eignet es sich dem Forschungsteam zufolge eher für Nischenanwendungen wie recycelbaren Klebstoff. Entsprechend wollen die Wissenschaftler ihr Designer-Material jetzt weiterentwickeln, um es für eine breite Palette an Einsatzgebieten nutzbar zu machen.
Kritische Rohstoffe als Innovationen im Kampf gegen die Plastikflut: Saubere Meere durch Seltene Erden? Die Rohstoffe wurden auch in einem anderen Forschungsansatz eingesetzt, um den äußerst widerstandsfähigen Kunststoff Nylon-6 ohne giftige Rückstände zu zersetzen. Auch das Edelmetall Ruthenium zeigt als Katalysator großes Potenzial für das Plastikrecycling. Methoden werden etwa an der ETH Zürich und dem Oak Ridge National Laboratory des US-Energieministeriums entwickelt.
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