Wissenschaftler entdecken einen Weg, Plastikmüll in einen Schatz zu verwandeln
Kunststoffe sind eines der größten Umweltprobleme unseres Planeten. Was wäre, wenn man sie mit Hilfe der Sonnenenergie in hochwertige Produkte verwandeln könnte? Eine Gruppe von Forschern hat die Antwort gefunden. Sehen Sie sich die Details hier an!
Polyethylen, das in alltäglichen Gegenständen wie Lebensmittelverpackungen, Einkaufstaschen und gewöhnlichen Flaschen wie Äthylalkohol, Wasserstoffperoxid oder Waschmittelverpackungen verwendet wird, macht einen großen Teil des Plastikmülls aus, der sich auf Mülldeponien ansammelt und die Umwelt schädigt.
Dabei handelt es sich um einen thermoplastischen Kunststoff in Form von synthetischen Polymeren mit hoher Teilchendichte, der durch die Polymerisation von Ethylen entsteht, ein Verfahren, bei dem sich kleine Teilchen, sogenannte Monomere, verbinden.
Die Struktur dieses Kunststoffs ist relativ einfach und besteht aus zwei Kohlenstoffatomen und vier Wasserstoffatomen. Seine physikalisch-chemischen Eigenschaften machen diesen Kunststoff zu einem leicht zu verarbeitenden, flexiblen, kälte-, zug- und abriebfesten Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und dielektrischen Eigenschaften.
Es ist eines der haltbarsten Polymere, die heute bekannt sind, und ist resistent gegen mechanische Beschädigung, mikrobielles Eindringen und Feuchtigkeit. Aufgrund seiner Eigenschaften können Lebensmittel mit optimaler Kosteneffizienz verpackt werden und haben eine längere Haltbarkeit, was zur Sicherheit der von uns konsumierten Lebensmittel beiträgt.
Das Ende der Lebensdauer dieser Kunststoffe
Die weit verbreitete Verwendung dieser Kunststoffprodukte erfordert ein angemessenes End-of-Life-Management, um die Umweltgefahren der Deponierung zu verringern und Produkte mit Mehrwert aus den Abfällen zu gewinnen. Vor allem Polyethylen macht mehr als 60 Prozent des gesamten Kunststoffabfalls aus.
Das derzeitige chemische Recycling von synthetischen Massenkunststoffen erfolgt bei hohen Temperaturen (über 400 °C) und erzeugt ein komplexes Gemisch von Produkten. Die Umwandlung von Polyethylen unter milden Bedingungen und mit guter Selektivität zu wertschöpfenden Chemikalien ist nach wie vor eine praktische Herausforderung.
Die Hindernisse für das Recycling von Polyethylen waren schon immer seine chemische Trägheit, da es nicht leicht mit anderen Substanzen reagiert, und die Komplexität seiner paradoxerweise einfachen Struktur.
Kürzlich entdeckte eine Forschergruppe unter der Leitung von Professor Shizhang Qiao von der Universität Adelaide einen neuen Weg zum Recycling von Polyethylen, indem sie Plastikabfälle in wertvolle Chemikalien umwandelte mit Hilfe der Kraft des Sonnenlichts.
Diese spannende Entwicklung, die in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, stellt einen bedeutenden Fortschritt im Kampf gegen das globale Problem der Plastikverschmutzung dar.
Eine innovative und umweltfreundliche Methode, die lichtgesteuerte Photokatalyse
Das internationale Forscherteam hat eine Methode für das Recycling von Kunststoffabfällen entwickelt, bei der eine Technik namens "lichtgesteuerte Photokatalyse" zum Einsatz kommt, die die Umwandlung von Polyethylen in Ethylen, einen wichtigen Bestandteil verschiedener Industrie- und Alltagsprodukte, und Propionsäure, zwei Chemikalien von hohem kommerziellen Wert ermöglicht. Propionsäure hat antiseptische und antibakterielle Eigenschaften, was sie sehr wertvoll für die Medizin- und Lebensmittelindustrie macht.
Das Verfahren zeichnet sich durch seine hohe Selektivität aus, da fast 99 Prozent des flüssigen Produkts Propionsäure ist, was bedeutet, dass weniger Nebenprodukte abgetrennt werden müssen, was das Verfahren effizienter macht. Der Schlüssel zu diesem Verfahren liegt in der Verwendung von atomar dispergierten Metallkatalysatoren, insbesondere Titandioxid mit Palladiumatomen.
Wenn diese Katalysatoren dem Sonnenlicht ausgesetzt werden, führen sie die Reaktion durch, die den Plastikmüll umwandelt. Dieser Ansatz ist nicht nur innovativ, sondern auch umweltfreundlich, da er erneuerbare Sonnenenergie anstelle von fossilen Brennstoffen nutzt, die traditionell in industriellen Prozessen verwendet werden und zu Treibhausgasemissionen beitragen.
Erhebliche Fortschritte in Richtung ökologische Nachhaltigkeit aus mehreren Gründen
Dieser Durchbruch ist aus mehreren Gründen von Bedeutung. Erstens, weil er das ökologisch drängende Problem des Kunststoffabfalls angeht und eine neue praktische Recyclingmethode darstellt. Zweitens, weil sie zum Modell der Kreislaufwirtschaft beiträgt, einem System, das auf der Verringerung, Wiederverwendung, Rückgewinnung und dem Recycling von Ressourcen und Energie beruht.
Das Team von Professor Qiao hofft, dass ihre Arbeit die weitere Forschung anregen wird. Ziel ist es, diese Technologie zu verfeinern und zu erweitern, um sie für die Abfallwirtschaft und die Herstellung von chemischen Produkten allgemein verfügbar zu machen.
Kurz gesagt, diese Entdeckung steht im Einklang mit den weltweiten Bemühungen zur Reduzierung der Umweltbelastung und zur Förderung der Nachhaltigkeit, da sie einen doppelten Nutzen bietet: Verringerung der Belastung durch Plastikverschmutzung und umweltfreundliche Herstellung wertvoller Chemikalien. Es sollte als eine Win-Win-Lösung für den Planeten und die Wirtschaft angesehen werden, die den Weg für eine Zukunft ebnet, in der Plastikabfälle nicht nur als Problem, sondern auch als Ressource im Sinne der Kreislaufwirtschaft betrachtet werden.
Quellenhinweis: Zhang, S., Xia, B., Qu, Y. et. al. Photocatalytic production of ethylene and propionic acid from plastic waste by titania-supported atomically dispersed Pd species. 2023.