Symbolbild

Chemiker nutzen die Sonne, um Plastikabfälle zu recyceln

Publiziert

Licht und Sauerstoff verwandeln Kunststoffabfälle in nützliche Benzoesäure

Chemiker der Cornell University haben einen Weg gefunden, Polystyrol - eine Kunststoffart, die in vielen alltäglichen Gegenständen vorkommt - mit Hilfe von Licht und Sauerstoff in Benzoesäure umzuwandeln, ein Produkt, das in Chemielabors von Grund- und Oberschulen vorkommt und auch in Duftstoffen, Lebensmittelkonservierungsmitteln und anderen allgegenwärtigen Produkten verwendet wird. Eierkartons aus Styropor, Compact-Disc-Hüllen aus Hartplastik, rote Trinkbecher und viele andere gängige Produkte bestehen aus Polystyrol, das weltweit ein Drittel des Deponiemülls ausmacht.

Ein Team unter der Leitung von Erin Stache, Assistenzprofessorin für Chemie und chemische Biologie an der Cornell University, fand heraus, dass die Reaktion sogar in einem sonnigen Fenster stattfinden kann. Ihre Arbeit "Chemical Upcycling of Commercial Polystyrene via Catalyst-Controlled Photooxidation" wurde im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht. Im Einklang mit der Mission ihres Labors, Umweltprobleme durch Chemie anzugehen, ist das neue Verfahren mild, klimafreundlich und auf kommerzielle Abfallströme skalierbar, so Stache. Darüber hinaus ist das Verfahren tolerant gegenüber Zusatzstoffen, die in einem Strom von Verbraucherabfällen enthalten sind, darunter Schmutz, Farbstoffe und andere Arten von Kunststoffen.

Im vergangenen Sommer führte Staches Labor einige Abbauversuche in einem sonnigen Fenster durch; an einem Ort mit ganzjährig starker Sonneneinstrahlung könnte die Reaktion auch im Freien durchgeführt werden. "Der Vorteil der Verwendung von Licht besteht darin, dass man den chemischen Prozess mit einigen der Katalysatoren, die wir entwickelt haben, um das weisse Licht nutzbar zu machen, sehr gut kontrollieren kann. Wenn wir das Sonnenlicht zum Antrieb des Prozesses nutzen können, ist das eine Win-Win-Situation", sagte Stache, der darauf hinwies, dass das bestehende Polymerrecycling das Erhitzen eines Polymers zum Schmelzen und Verarbeiten erfordert, wofür normalerweise fossile Brennstoffe benötigt werden.

Um die Verträglichkeit des Verfahrens mit anderen Materialien zu testen, die mit dem PS-Kunststoff vermischt wurden, verwendeten die Forscher verschiedene Produkte, von Verpackungsmaterialien bis hin zu Kaffeetassendeckeln. Sie fanden heraus, dass drei Produkte - ein weisser Kaffeetassendeckel, Styropor und ein durchsichtiger Deckel - effizient abgebaut wurden. Ein schwarzer Kaffeetassendeckel wurde weniger effizient abgebaut, möglicherweise weil die schwarzen Farbstoffe die Lichtdurchdringung hemmen, so Stache. "Diese Ergebnisse zeigen, dass unser System handelsübliche PS-Proben effizient abbauen kann, sogar mit zusätzlichem Verbundstoff und unlöslichem Material", sagte sie.

Um die Skalierbarkeit und eine mögliche kommerzielle Anwendung zu demonstrieren, haben die Forscher einen Aufbau mit zwei Spritzenpumpen und zwei LED-Lampen in einem 3D-gedruckten Photoreaktor geschaffen. Die Effizienz des Abbauprozesses im grossen Massstab war ähnlich wie bei kleinen Chargen. "Wenn wir den Prozess noch effizienter gestalten können, können wir darüber nachdenken, wie wir ihn vermarkten und für Abfallströme nutzen können", sagte Stache.

Originalveröffentlichung

  • Sewon Oh and Erin E. Stache; Chemical Upcycling of Commercial Polystyrene via Catalyst-Controlled Photooxidation; J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 13, 5745–5749

EVENTS

Filtech

Internationale Fachmesse für Filter- und Trenntechnologie

Datum: 14.-16. Februar 2023

Ort: Köln (D)

Vivaness

Internationale Fachmesse für Naturkosmetik

Datum: 14.-17. Februar 2023

Ort: Nürnberg (D)

Global Industrie

Midest - smart Industries - Industrie - Tolexpo - die weltweit grössten Fachmessen für die Industriezulieferwirtschaft

Datum: 07.-10. März 2023

Ort: Lyon (F)

ZHAW-IFM Day

Der IFM-Day der ZHAW findet als Begegnungstag für FM-Ausbildung und FM-Praxis statt.

Datum: 10. März 2023

Ort: Wädenswil (CH)

Hannover Messe

TRANSFORMING INDUSTRY TOGETHER

Datum: 17.-21. April 2023

Ort: Hannover (D)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 25.-27. April 2023

Ort: Stuttgart (D)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 04.-10. Mai 2023

Ort: Düsseldorf (D)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 09.-11. Mai 2023

Ort: Nürnberg (D)

LABVOLUTION

Als europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows bildet die LABVOLUTION das gesamte Spektrum der Laborwelt ab und zeigt neue Wege für Anwenderbranchen auf.

Datum: 09.-11. Mai 2023

Ort: Messegelände Hannover (D)

EPHJ-EPMT-SMT

Interationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 06.-09. Juni 2023

Ort: Palexpo Genf (CH)

Automatica

Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 27.-30. Juni 2023

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 27.-30. Juni 2023

Ort: München (D)

Additive Manufacturing Forum

Die Entscheider- und Expertenkonferenz bringt das gesamte Wertschöpfungssystem rund um die additive Fertigung zusammen.

Datum: 04.-05. Juli 2023

Ort: Berlin (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 05.-07. September 2023

Ort: Bern (CH)

Rehacare

Die REHACARE ist die internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege.

Datum: 13.-16. September 2023

Ort: Düsseldorf (D)

W3+ Fair Rheintal

Europas führende Plattform für Hightech-Innovationen

Datum: 20. -21. September 2023

Ort: Dornbirn (A)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 26.-28. September 2023

Ort: Basel (CH)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 26.-28. September 2023

Ort: Nürnberg (D)

A + A

Internationale Fachmesse für Persönlichen Schutz, Betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit.

Datum: 24.-27. Oktober 2023

Ort: Düsseldorf (D)

AQUA Suisse

Die Schweizer Fachmesse für Wasser, Abwasser und Gas

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für Pumpen- und Ventiltechnik

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

IN.STAND

Die Fachmesse für Instandhaltung und Services

Datum: 07.-08. November 2023

Ort: Stuttgart (D)

Swissbau

Die führende Plattform der Bau- und Immobilienwirtschaft in der Schweiz.

Datum: 16.-19. Januar 2024

Ort: Basel (CH)

analytica

Leitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 09.-12. April 2024

Ort: München (D)

Siams

Die Messe der Produktionsmittel der Mikrotechnik

Datum: 16.-19. April 2024

Ort: Halle d'Exposition, Moutier (CH)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 13.-17. Mai 2024

Ort: München (D)

drupa

Weltweit führenden Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 28. Mai - 07. Juni 2024

Ort: Düsseldorf (D)

ArbeitsSicherheitSchweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz & Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 05.-06. Juni 2024

Ort: Bern (CH)

aqua pro

B2B-Plattform in der Schweiz für Fachkräfte des Globalen Wasserkreislaufs

Datum: 2024

Ort: Bulle (CH)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 10.-14. Juni 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 28.-29. August 2024

Ort: Zürich (CH)

Cleanzone

Internationale Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 24.-26. September 2024

Ort: Nürnberg (D)

Ilmac Lausanne

Networking. Forum. Aussteller

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Lausanne (CH)

Ifas

Fachmesse für Gesundheitsmarkt

Datum: 22.-24. Oktober 2024

Ort: Digital (CH)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 12.-15. November 2024

Ort: München (D)

all4pack Paris

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 04.-07. November 2024

Ort: Paris (F)

Bezugsquellenverzeichnis