Kunststoffmüll landet letztlich im Tank: Preiswertes Verfahren nutzt einen Dreikammern-Reaktor
Das Recycling von Plastikmüll per Elektrolyse erscheint in neuem Licht. Forscher der Yale University in New Haven im US-Bundesstaat Connecticut haben es entscheidend verbessert, sodass es in den Bereich der Wirtschaftlichkeit kommt, nicht zuletzt, weil es ohne teuren Katalysator auskommt. Am Ende des Prozesses liegt ein relativ reines Gas vor, das sich als Chemierohstoff eignet, etwa zur Herstellung von neuem Kunststoff, oder als Ausgangsmaterial für Treibstoffe wie Benzin, Diesel, Kerosin und Heizöl.
Reaktor wird per 3D-Druck hergestellt
Normalerweise ist das Recyclingprodukt ein Mix aus einem Öl, einer Art Koks und einem Gasgemisch. Vor der Weiterverarbeitung sind noch weitere Schritte nötig, etwa zur Trennung unterschiedlicher Moleküle.
Liangbing Hu, Professor der Elektro- und Energietechnik, und Shu Hu, Professor für Chemie- und Umweltingenieurwesen, setzen auf einen hitzebeständigen Reaktor, den sie per 3D-Druck herstellen und elektrisch beheizen. Er ist in drei Kammern unterteilt. Der Pyrolyseprozess beginnt in der unteren Kammer, die mit Löchern übersät ist. Diese haben einen Durchmesser von einem Millimeter, sodass nur Moleküle passieren können, die kleiner sind. Alle anderen müssen in der Hitze verharren, sodass sie weiter zerfallen, bis sie durch die Löcher passen.
Nur die kleinsten Moleküle können passieren
In der zweiten Kammer geht der Zersetzungsprozess weiter, die Moleküle werden kleiner. Wenn sie die Mikrometer-Schwelle unterschreiten gelangen sie durch die jetzt kleineren Poren in die obere Kammer, in der sie weiter aufgespalten werden. Aus den hier 200 Nanometer großen Löchern entweicht das Endprodukt.
„Katalysatoren sind sehr teuer und haben eine begrenzte Lebensdauer, da sie irgendwann auf verschiedene Weise unwirksam werden“, so Liangbing Hu. Pyrolyse ohne Katalysatoren wandelt die Kunststoffabfälle nur langsam und nicht vollständig um. Beide Nachteile überwindet der segmentierte Reaktor.
„Rekordverdächtige Ausbeute“
Als erstes zerlegten die beiden Forscher den weit verbreiteten Kunststoff Polyethylen, der vor allem als genutzt wird. Die Ausbeute betrug 66 Prozent, was für die Entwickler „rekordverdächtig“ ist. Sie stellten ihr Verfahren in der Fachzeitschrift „Nature Chemical Engineering“ vor.
