Nachhaltigere Kunststoffherstellung

Neuartiges energieeffizienteres Material gefunden

Ein innovatives Filtermaterial kann bald die Umweltkosten bei der Herstellung von Kunststoffen senken. Dieser Fortschritt wurde von einem Team von Wissenschaftlern des National Institute of Standards and Technology (NIST) entwickelt und kann den Schlüsselbestandteil in der am häufigsten verwendeten Kunststoffform aus einer Mischung anderer Chemikalien extrahieren – bei deutlich geringerem Energieverbrauch.

Bei dem Material handelt es sich um ein metallorganisches Gerüst (metal-organic framework – MOF), eine Klasse von Substanzen, die wiederholt ihre Fähigkeit bewiesen haben, einzelne Kohlenwasserstoffe aus der Suppe organischer Moleküle, die durch Raffinationsprozesse hergestellt werden, heraus zu fischen. MOFs haben aufgrund dieser Fähigkeit einen immensen Wert für die Kunststoff- und Erdölindustrie, der es den Herstellern ermöglichen könnte, diese Trennungen weitaus kostengünstiger durchzuführen als herkömmliche Verarbeitungstechniken.

[note Dieses mit Peroxogruppen (rot und grün) dekorierte metallorganische Gerüst auf Eisenbasis kann Ethanol (blaue Moleküle) einfangen, während es Ethylen (pfirsichfarbene Moleküle) passieren lässt, was möglicherweise eine effizientere und kostengünstigere Möglichkeit bietet, Ethylen als wichtigsten Rohstoff für die Kunststoffherstellung zu säubern – Grafik © Wei Zhou, NIST]

Dieses Potenzial hat MOFs zum Gegenstand intensiver Studien am NIST und anderswo gemacht, was zu MOFs führt, die verschiedene Oktane von Benzin trennen und komplexe chemische Reaktionen beschleunigen können. Ein Hauptziel hat sich jedoch als schwer fassbar erwiesen: eine industriell bevorzugte Methode zum Abscheiden von Ethylen – das Molekül, das zur Herstellung von Polyethylen benötigt wird, der Kunststoff für Einkaufstaschen und andere Alltagsbehälter.

In der Ausgabe der Zeitschrift Science vom 26.10.2018 zeigt das Forschungsteam jedoch, dass eine Modifikation eines gut untersuchten MOF es ihm ermöglicht, gereinigtes Ethylen aus einer Mischung mit Ethan zu trennen. Die Ergebnisse des Teams, das an der University of Texas at San Antonio (UTSA) und der chinesischen Taiyuan University of  Technology zusammengestellt wurde und am NIST Center for Neutron Research (NCNR) experimentiert hat, stellt einen großen Fortschritt für das Forschungsgebiet dar.

Folgt: MOFs als Selektionswerkzeug