Calls for Transfer: Chemisches Recycling für die Kreislaufwirtschaft

„Das mechanische Recycling von PET ist ein bewährtes Verfahren, um diesen Kunststoff in den technischen Kreislauf zurückzuführen. Allerdings setzt es voraus, dass die Qualität des PET-Recyclingmaterials ausreichend hoch ist. Leider erfüllen mehr als 50 Prozent der PET-Abfälle diese Anforderungen nicht und werden stattdessen verbrannt, unter Bildung des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid“, erklärt Enthaler. Dass der Schlüssel für eine Lösung dieses Problems im chemischen Recycling liegen könnte, soll das Projekt „Chemisches Recycling von End-of-Life PET als Baustein einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft“ belegen. Dabei wird mechanisch nicht mehr recycelbarer PET-Abfall durch ein chemisches Verfahren zunächst in die Bausteine Dimethylterephthalat und Ethylenglycol zerlegt, um in einem zweiten Schritt, der Polymerisation, zu neuem hochreinen PET umgewandelt zu werden. Auf diese Weise wird Abfall als Ressource für neues PET-Kunststoffmaterial genutzt, was zu einer verbesserten Ressourceneffizienz und Vermeidung von Treibhausgasemissionen führen soll.

Das wirtschaftliche Potenzial des Verfahrens sah auch die Jury des Hamburg Innovation Awards 2022 und zeichnete das Projekt in der Kategorie Idee aus. „Chemie hat das Potenzial, zu einer Transformation von einer linearen hin zu einer umweltfreundlicheren, nachhaltigeren und zirkulären Wirtschaft beizutragen“, ist Enthaler überzeugt. Der Wissenschaftler weiß, wovon er spricht. Enthaler forscht bereits seit 12 Jahren zum Thema Kunststoffrecycling und seit mehr als 20 Jahren zur Katalyse als Teilgebiet der ‚grünen Chemie‘.

Während es beim C4T-Projekt an der Universität Hamburg um chemisches Recycling von PET-Kunststoff geht – hergestellt aus fossilen Grundstoffen –, liegt der Fokus eines weiteren C4T-Projektteams auf dem Polylactid-Kunststoff (PLA), einem überwiegend auf nachwachsenden Rohstoffen basierendem Kunststoff. Professorin Irina Smirnova, Dr. Carsten Zetzl und Dr. Mouna Kehili von der Technischen Universität Hamburg (TUHH) erforschen gemeinsam mit Dr. Stephan Enthaler (UHH) im Projekt „PLA – Benign-by-Design“ die Möglichkeiten des chemischen Recyclings von PLA-Abfällen. Daneben werden auch neue, smarte PLA-Materialien hergestellt, bei denen die Recyclingfähigkeit bzw. Nachhaltigkeitsaspekte von Anfang an mitgedacht wurden.

„Ziel ist eine Machbarkeitsstudie für die Realisierung eines besonderen Circular-Economy-Ansatzes im industriellen Maßstab“, erklärt Dr. Mouna Kehili. Die Wissenschaftlerin forschte bis Ende 2022 im Rahmen eines Alexander von Humboldt Stipendiums für Postdoktoranden an der Verwertung von Abfällen aus Agrarpflanzen. Zudem soll mit dem Projekt die Voraussetzung für eine wissensbasierte Ausgründung geschaffen werden. Das Thema ist und bleibt hochaktuell, davon sind die Wissenschaftler überzeugt. Denn die Nachfrage nach Kunststoffen werde in Zukunft weiter steigen – Schließlich sind die Materialien leicht, flexibel, vielseitig einsetzbar und dazu noch preiswert in der Produktion. „Weltweit werden jährlich mehrere hundert Millionen Tonnen, in erster Linie auf Basis fossiler Ressourcen, hergestellt, verwendet und anschließend entsorgt“, sagt Kehili und fährt fort: „Die begrenzte Menge der fossilen Ressourcen führt langfristig zu einer Rohstofflücke an industriell relevanten Bausteinen. Um den Bedarf zu decken, werden gegenwärtig nachwachsende Rohstoffe als alternative Quelle diskutiert und eine Vielzahl von Prozessen wurde bereits vorgestellt.“

Hier setzt „PLA – Benign-by-Design“ an und legt einen besonderen Fokus auf die Recyclingfähigkeit. Das neu entwickelte kohlenstoffneutrale und abfallfreie Recyclingverfahren ermöglicht mithilfe unproblematischer Chemikalien, wie Wasser und Katalysatoren, den kontrollierten Abbau von PLA-Abfall zum Monomer Milchsäure, aus der wieder neues hochreines PLA gewonnen werden kann. „Eine Integration des Verfahrens in etablierte industrielle Produktionen ist möglich. Insgesamt erlaubt ein effizientes PLA-Recycling die Entlastung von nachwachsenden Ressourcen“, erläutert Kehili. Der nachhaltige Abbauprozess wurde bereits im Rahmen zahlreicher Forschungsprojekte erfolgreich erprobt und dürfte sich auch im industriellen Maßstab bewähren, so das C4T-Team.
ys/sb

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