Waterloo-Forscher verwandeln Plastikmüll in Essig
Reaktion findet im Wasser statt, was sie für die Bekämpfung der Plastikverschmutzung in Gewässern besonders relevant macht
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Forscher der University of Waterloo haben einen Weg gefunden, Plastikabfälle mit Hilfe von Sonnenlicht in Essigsäure, den Hauptbestandteil von Essig, zu verwandeln.
Der Doktorand Wei Wei von der University of Waterloo, der die Forschung leitete, arbeitet im Labor am Upcycling von Plastik.
University of Waterloo
Der Durchbruch bietet einen vielversprechenden neuen Ansatz zur Verringerung der Plastikverschmutzung durch Photokatalyse und gleichzeitig die Schaffung eines nützlichen chemischen Produkts mit Mehrwert durch einen von der Natur inspirierten Prozess.
"Unser Ziel war es, das Problem der Plastikverschmutzung zu lösen, indem wir Mikroplastikabfälle mit Hilfe von Sonnenlicht in hochwertige Produkte umwandeln", so Dr. Yimin Wu, Professor für Maschinenbau und Mechatronik und Inhaber des Tang Family Chair in New Energy Materials and Sustainability.
Die Forschungsarbeiten wurden von dem Waterloo-Doktoranden Wei Wei unter der Leitung von Wu durchgeführt und in der Anfangsphase durch einen gemeinsamen Startfonds des Waterloo Institute for Nanotechnology und des Water Institute unterstützt.
Plastikmüll, insbesondere Mikroplastik, wurde in vielen Ökosystemen der Erde gefunden und gibt Anlass zu Besorgnis über die Bedrohung des Lebens auf dem Land und im Meer sowie der menschlichen Gesundheit.
Um dieses Problem anzugehen, entwickelte das Team eine bioinspirierte Kaskadenphotokatalyse mit in Kohlenstoffnitrid eingebetteten Eisenatomen, ähnlich wie bestimmte Pilzarten organische Stoffe mit Hilfe von Enzymen abbauen.
Wenn das Material dem Sonnenlicht ausgesetzt wird, löst es eine Reihe von chemischen Reaktionen aus, die Kunststoffpolymere mit hoher Selektivität in Essigsäure umwandeln. Die Reaktion findet im Wasser statt, was sie für die Bekämpfung der Plastikverschmutzung in Gewässern besonders relevant macht.
Essigsäure wird in der Lebensmittelproduktion, in der chemischen Industrie und in der Energiewirtschaft eingesetzt. Die Studie zeigt, dass sie aus gängigen Kunststoffabfällen wie PVC, PP, PE und PET hergestellt werden kann und auch bei gemischten Kunststoffzusammensetzungen wirksam bleibt.
Damit eignet sich der Ansatz gut für reale Abfallströme und bietet eine vielversprechende Alternative zur Kunststoffverbrennung. Er könnte einen stärker kreislauforientierten Ansatz für die Materialnutzung unterstützen und gleichzeitig eine neue Strategie für das Upcycling von Kunststoffen bieten.
"Sowohl aus geschäftlicher als auch aus gesellschaftlicher Sicht scheinen die mit dieser Innovation verbundenen finanziellen und wirtschaftlichen Vorteile vielversprechend", so Roy Brouwer, Geschäftsführer des Water Institute und Mitverfasser des Artikels, der die technisch-wirtschaftliche Analyse unterstützt.
"Diese Methode ermöglicht den Abbau von Plastikverschmutzungen mit reichlich und kostenloser Sonnenenergie, ohne der Atmosphäre zusätzliches Kohlendioxid zuzuführen", sagte Wu.
Die Ergebnisse weisen auch auf neue Möglichkeiten hin, Mikroplastik direkt zu bekämpfen. Da das Verfahren Kunststoffe auf chemischer Ebene abbaut, könnte es dazu beitragen, die Ansammlung von Mikroplastik in Wassersystemen zu verhindern.
Die Forschung steht im Einklang mit der Global Futures-Initiative der University of Waterloo, die Arbeiten unterstützt, die darauf abzielen, nachhaltige, zirkuläre Lösungen für globale Umweltprobleme voranzutreiben.
Das Team befindet sich zwar noch im Laborstadium, kann sich aber vorstellen, dass dieser Ansatz für ein skalierbares, solarbetriebenes Recycling und eine Umweltsanierung angepasst werden könnte. Das photokatalytische Upcycling-System kann durch strategische Entwicklung der Materialien und Herstellungsprozesse weiter verbessert werden.
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Originalveröffentlichung
Wei Wei, Cheng Du, Jiawei Ge, Xiang Wang, Zuolong Chen, Meng Zhang, Tao Guo, Lei Wang, Maoyu Wang, Yuzi Liu, Hua Zhou, Chengjun Sun, Ning Chen, Weifeng Chen, Brant Billinghurst, Mohsen Shakouri, Peter Sprenger, Fatemeh Fani Sani, Yulian Quan, Brian Kendall, Roy Brouwer, Yimin A. Wu; "Bio‐Inspired Cascade Photocatalysis on Fe Single‐Atom Carbon Nitride Upcycles Plastic Wastes for Effective Acetic Acid Production"; Advanced Energy Materials, 2025-12-26
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