Plastikmüll in Waschmittel verwandeln - Qingdao Paint Chemical Group Co., Ltd

Dank einer katalytischen Methode von Forschern der University of California in Santa Barbara können Kunststoffabfälle als Rohstoff für Waschmittel verwendet werden.

In einem in der Fachzeitschrift Chem veröffentlichten Artikel haben die Forscher ein Verfahren verbessert, das Polyolefine, den häufigsten Polymertyp in Einwegverpackungen, in Alkylaromaten umwandeln kann – Moleküle, die Tensiden, den aktiven Bestandteilen von Reinigungsmitteln und anderen Chemikalien, zugrunde liegen.

Die Chemieingenieurin Professorin Susannah Scott sagte, das Verfahren könne den Bedarf an fossilen Brennstoffen zur Herstellung von Tensiden verringern und gleichzeitig Einwegkunststoffen eine weitere Chance auf Nützlichkeit geben.

Die Forscher bauten auf früheren Arbeiten auf, bei denen sie eine katalytische Methode verwendeten, um die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen aufzubrechen, die den Abbau von Kunststoff erschweren, und dann die Molekülketten in alkylaromatische Ringe umzuordnen.

Scott sagte, dass das ursprüngliche Verfahren, das auf einem Platin-auf-Aluminiumoxid-Katalysator basierte, zwar effektiv, aber langsam sei und die Ausbeute an alkylaromatischen Molekülen gering sei.

„Wir haben in diesem Papier gezeigt, wie wir es viel besser machen können“, sagte sie.

Der Schlüssel zu ihrer Methode besteht darin, den Säuregehalt des ursprünglichen Aluminiumoxidkatalysators durch Zugabe von Chlor oder Fluor zu erhöhen. Mit den hinzugefügten Säurezentren konnte das Team die Geschwindigkeit und Selektivität seines Prozesses steigern.

Scott sagte, sie hätten sich darauf konzentriert, das optimale Verhältnis von Säurezentren zu Metallzentren in ihrem Katalysator zu finden.

„Es stellt sich heraus, dass sie zusammenarbeiten. Sie haben unterschiedliche Rollen, aber beide müssen vorhanden sein und im richtigen Verhältnis zueinander stehen, damit der Katalysezyklus nicht ins Stocken gerät.“

Darüber hinaus arbeitet ihr Eintopfverfahren bei moderaten Temperaturen und erfordert einen geringen Energieaufwand. Während die Methode ursprünglich 24 Stunden brauchte, um Kunststoff in alkylaromatische Moleküle umzuwandeln, kann das verbesserte Verfahren die Aufgabe innerhalb weniger Stunden erledigen und so die Menge an Kunststoff erhöhen, die in einem Reaktor angemessener Größe umgewandelt werden kann.

Mit weiteren Verbesserungen könnte diese Methode laut Scott auf dem Weg zu einem realisierbaren kommerziellen Prozess sein.

Das Ziel besteht darin, es in großem Umfang zu nutzen, was die Rückgewinnung von Einwegkunststoffen ermöglichen und Anreize dafür schaffen würde.

Scott sagte, dass Chemieunternehmen mithilfe von Kunststoffabfällen als reichlich vorhandenen Rohstoffen die aus diesem Prozess resultierenden alkylaromatischen Moleküle in Tenside umwandeln könnten, die zu Seifen, Waschflüssigkeiten, Reinigungsmitteln und anderen Reinigungsmitteln verarbeitet werden.

„Idealerweise möchten Sie Kunststoffabfälle für einen Zweck mit einem ausreichend großen Produktionsvolumen wiederverwenden, für den eine erhebliche Nachfrage besteht, um das Kunststoffproblem einzudämmen“, sagte Scott.

Um festzustellen, ob diese Methode wirklich nachhaltig sei, müsste sie einer Lebenszyklusanalyse unterzogen werden, bei der die verbrauchte Energie und die emittierten Treibhausgase bei jedem Schritt berechnet würden.

Durch die Verwendung von Abfallmaterial wird sichergestellt, dass bei der Herstellung des Ausgangsmaterials keine zusätzlichen Treibhausgasemissionen entstehen. Allerdings müsste die Energie, die für den Betrieb des katalytischen Prozesses und die Trennung der gewünschten Moleküle erforderlich ist, vor der Maßstabsvergrößerung berücksichtigt werden, sagte Scott.

Wenn die Prüfung erfolgreich ist, könnte die Methode die Prozesse ersetzen, die fossile Brennstoffe verbrauchen und bei der Herstellung von Tensiden von Grund auf erforderlich sind.

„Wir werden mehrere Ziele brauchen, um das Plastikmüllproblem anzugehen, aber das ist ein ziemlich großes Ziel“, sagte Scott. „Das lohnt sich.“

Die Forschung zu dieser Studie wurde auch von Jiakai Sun, Yu-Hsuan Lee und Mahdi M. Abu-Omar an der UCSB durchgeführt; Ryan D. Yappert und Baron Peters an der University of Illinois, Urbana-Champaign; und Anne M. LaPointe und Geoffrey W. Coates an der Cornell University.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.news.uscs.edu