Kochsalz als Zutat für besseres Recycling

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Natriumchlorid bietet Weg zur Gewinnung nützlicher Produkte aus Kunststoffabfällen

Muhammad Rabnawaz, außerordentlicher Professor an der renommierten School of Packaging der Michigan State University und kürzlich in die National Academy of Inventors aufgenommen, war schon immer der Meinung, dass die genialste Lösung auch die einfachste ist. Diese Überzeugung spiegelt sich in der Veröffentlichung seines Teams in  Advanced Sustainable Systems vom 28.08.2023 wider: Rabnawaz und seine Kollegen zeigen darin, dass Natriumchlorid – Kochsalz – wesentlich teurere Materialien, die für das Recycling von Kunststoffen erforscht werden, übertreffen kann.

Kochsalz – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft, für Solarify

Rabnawaz: „Wir brauchen einfache, kostengünstige Lösungen, um ein so großes Problem wie das Kunststoffrecycling anzugehen“. Obwohl Kunststoffe seit jeher als recycelbar vermarktet werden, landen in Wirklichkeit fast 90 % der Kunststoffabfälle in den Vereinigten Staaten auf Mülldeponien, in Verbrennungsanlagen oder als Umweltverschmutzung in der Umwelt. ++Einer der Gründe dafür, dass Kunststoffe zu Wegwerfartikeln geworden sind, liegt darin, dass die beim Recycling zurückgewonnenen Materialien nicht wertvoll genug sind, um das Geld und die Ressourcen zu investieren, die für ihre Gewinnung erforderlich sind.

Den Hochrechnungen des Teams zufolge könnte Kochsalz die Wirtschaftlichkeit des als Pyrolyse bekannten Recyclingverfahrens, das durch eine Kombination aus Wärme und Chemie funktioniert, umkehren und die Kosten drastisch senken. Obwohl Rabnawaz erwartet hatte, dass Salz einen Einfluss haben würde, weil es Wärme gut leitet, war er dennoch überrascht, wie gut es funktioniert. Es übertraf teure Katalysatoren – Chemikalien, die Reaktionen ankurbeln sollen – und er glaubt, dass sein Team gerade erst damit begonnen hat, das Potenzial des Salzes auszuschöpfen. Darüber hinaus erregt die Arbeit bereits die Aufmerksamkeit von großen Namen in der Industrie, sagte er. Tatsächlich wurde die Forschung teilweise von Conagra Brands, einem Unternehmen für verpackte Konsumgüter, unterstützt.

Ein Katalysator, der es in sich hat

Bei der Pyrolyse werden die Kunststoffe in ein Gemisch aus einfacheren, kohlenstoffbasierten Verbindungen zerlegt, die in drei Formen entstehen: Gas, flüssiges Öl und festes Wachs. Die Wachskomponente ist oft unerwünscht, so Rabnawaz, kann aber bei den derzeitigen Pyrolyseverfahren mehr als die Hälfte des Gewichts der Produkte ausmachen. Das gilt selbst dann, wenn Katalysatoren verwendet werden, die zwar hilfreich sind, aber oft giftig oder zu teuer, um sie bei der Behandlung von Kunststoffabfällen einzusetzen.

Platin zum Beispiel hat sehr attraktive katalytische Eigenschaften, weshalb es in Katalysatoren verwendet wird, um die Schadstoffemissionen von Autos zu reduzieren. Aber es ist auch sehr teuer, weshalb Diebe Katalysatoren stehlen. Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass Banditen platinbasierte Materialien aus einem schwelenden Pyrolysereaktor stehlen, würde der Versuch, Kunststoffe mit diesen Katalysatoren zu recyceln, immer noch eine beträchtliche Investition erfordern – Millionen, wenn nicht Hunderte von Millionen Dollar, so Rabnawaz. Und die derzeitigen Katalysatoren sind nicht effizient genug, um diese Kosten zu rechtfertigen. „Kein Unternehmen auf der Welt hat so viel Geld zur Verfügung“, so Rabnawaz.

Bei Tests an der Michigan State University wurde bei der Pyrolyse von Polyolefinen mit Kochsalz als Katalysator ein unerwünschtes festes Nebenprodukt vermieden, das bei wesentlich teureren Katalysatoren auf Platinbasis entsteht. In früheren Arbeiten haben Rabnawaz und sein Team gezeigt, dass Kupferoxid und Kochsalz als Katalysatoren für den Abbau des Kunststoffs Polystyrol geeignet sind. Jetzt haben sie gezeigt, dass Kochsalz allein das Wachs-Nebenprodukt bei der Pyrolyse von Polyolefinen beseitigen kann – Polymere, die 60 % des Kunststoffabfalls ausmachen. „Diese erste Arbeit war wichtig, aber ich war erst begeistert, als wir mit Polyolefinen arbeiteten“, sagte Rabnawaz. „Polyolefine sind riesig, und wir haben die teuren Katalysatoren einfach übertroffen“.

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