20.01.2022 - West Virginia University

Forscher versuchen, Kunststoffabfälle zur Herstellung wertvoller Petrochemikalien wiederzuverwenden

Trotz der Bemühungen, das Recycling und die Wiederverwendung von Kunststoffen zu fördern, ist das Kunststoffproblem nach wie vor ein globales Problem. Ingenieure der West Virginia University hoffen, die verbleibenden Herausforderungen für das Recycling von Einweg-Plastikverpackungen durch Upcycling in Petrochemikalien zu bewältigen.

"Die Amerikaner werfen jährlich 100 Milliarden Plastiktüten weg, das sind etwa 307 Tüten pro Person", so Yuxin Wang, Assistenzprofessor für Chemie- und Biomedizintechnik und Leiter des Projekts. "Einweg-Plastikabfälle landen auf Mülldeponien oder im Wasser und schaden dem Ökosystem und der natürlichen Umwelt. Der größte Teil der Energie und des Kohlenstoffs in den Kunststoffabfällen kann zurückgewonnen werden, und die vorgeschlagene Technologie wird die Kohlendioxidemissionen erheblich reduzieren."

Finanziert durch einen Zuschuss in Höhe von 859.136 Dollar vom REMADE-Institut, einer vom US-Energieministerium gegründeten öffentlich-privaten Partnerschaft, und Braskem wollen Wang, Forschungsassistenzprofessor Changle Jiang und John Hu, Professor für Chemie- und Biomedizintechnik, die Recyclingrate von Einwegkunststoffen erhöhen, indem sie Kunststoffabfälle in wertvolle Aromaten umwandeln, die zur Herstellung von petrochemischen Materialien verwendet werden.

Petrochemikalien werden zur Herstellung vieler Güter des täglichen Bedarfs verwendet, von Medikamenten und Kosmetika über Elektronik und Solarzellen bis hin zu Möbeln und Geräten.

"In den letzten zehn Jahren wurden große Anstrengungen unternommen, um Einwegkunststoffe zu recyceln, insbesondere durch thermochemische Verfahren", so Wang. "Allerdings sind alle thermochemischen Verfahren mit großen Herausforderungen verbunden. Daher ist es schwierig, mit diesen energieintensiven und komplexen Verfahren ein effizientes Upcycling zu erreichen."

Seit den 1950er Jahren ist die Produktion von Kunststoffen schneller gestiegen als die jedes anderen Materials, wobei laut einem Bericht des Umweltprogramms der Vereinten Nationen nur 9 Prozent der jemals produzierten Kunststoffabfälle recycelt wurden.

Laut Wang sind die derzeitigen Technologien zur Wiederverwertung von Einwegplastik energieintensiv, verursachen hohe Treibhausgasemissionen und verhindern eine Wiederverwertung in großem Maßstab.

Die Forscher des Statler College of Engineering and Mineral Resources werden ein einfaches, einstufiges mikrowellenkatalytisches Verfahren anwenden, um Einwegkunststoffe zu hochwertigem Benzol, Toluol und Xylol (BTX) für die Verwendung als petrochemische Materialien aufzubereiten. Wang erklärte, dass dies die branchenübergreifende Wiederverwendung von recycelten Rohstoffen ermöglicht und den Verbrauch fossiler Primärbrennstoffe reduziert.

Im Jahr 2019 erreichte der Weltmarkt für BTX-Aromaten 100 Millionen Tonnen pro Jahr mit einem Wert von über 100 Milliarden US-Dollar pro Jahr. Laut Wang wird der Markt bis 2027 voraussichtlich 247 Milliarden US-Dollar erreichen.

"Das aus dem Upcycling von Kunststoffen gewonnene Ethylen und die BTX-Aromaten können als Ausgangsmaterial für die erneute Herstellung von Kunststoffen verwendet werden", so Wang. "Das wird die Nachfrage nach Ethylen und BTX-Aromaten aus fossilen Brennstoffen aus konventionellen Erdölraffinerien verringern und zu einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen führen.

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