Kunststoffpyrolyse – Chemiker erklären eine Technik zur Zersetzung von Kunststoffabfällen durch Hitzeeinwirkung

1950 betrug die weltweite Kunststoffproduktion etwa 2 Millionen Tonnen. Heute sind es etwa 400 Millionen Tonnen – ein Anstieg von fast 20.000 %.

Als Material birgt es scheinbar grenzenloses Potenzial. Kunststoff ist kostengünstig herzustellen, gleichzeitig leicht und robust. Seine Anwendungsbereiche reichen von Lebensmittel- und Getränkeverpackungen über Bekleidung bis hin zum Gesundheitswesen.

Wenn ein Kunststoffgegenstand ausgedient hat, kann es sehr lange dauern, bis er sich zersetzt – in manchen Fällen bis zu 500 Jahre. Selbst dann verschwinden die Kunststoffteile nicht vollständig, sondern zerfallen in immer kleinere Partikel und werden schließlich zu Mikroplastik, das in den Boden gelangt, in dem wir Lebensmittel anbauen, in unser Trinkwasser und in die Luft, die wir atmen.

Forschungen haben diese Mikroplastikpartikel mit Gesundheitsproblemen wie Diabetes, Herzkrankheiten und verminderter männlicher Fruchtbarkeit in Verbindung gebracht.

Jahrelang haben Kommunen und Hersteller auf Recycling gesetzt, um die Ansammlung von Plastikmüll zu verhindern. Doch trotz aller Bemühungen, Wertstoffe zu sortieren und zu trennen, landet der Großteil des Plastiks immer noch auf Mülldeponien – oder schlimmer noch, in Grünanlagen und Gewässern.

Da Kunststoffe so weit verbreitet sind, wird die Suche nach neuen Wegen zur Bewirtschaftung und zum Recycling von Kunststoffabfällen immer wichtiger. Die Pyrolyse von Kunststoffabfällen ist eine Technologie, die zur Lösung dieses Problems beitragen könnte.

Da es sich um eine relativ neue Technik handelt, ist das Wissen über den Pyrolyseprozess noch begrenzt. Als analytische Chemiker streben wir danach, die Zusammensetzung komplexer Gemische zu verstehen, insbesondere neuer Produkte aus Quellen wie der Pyrolyse von Kunststoffabfällen.

Vorteile der Pyrolyse

Bei effektiver Durchführung bietet die Kunststoffpyrolyse zahlreiche Vorteile.

Durch die Ausweitung des Recyclings über Plastikflaschen und Milchkanister hinaus könnte die Pyrolyse die Menge an Plastikmüll, der auf Mülldeponien und in den Ozeanen landet, verringern.

Darüber hinaus könnte die Umwandlung von Kunststoffabfällen in wiederverwendbare Produkte dazu beitragen, den Produktionsbedarf an neuen Kunststoffen aus Erdölkohlenwasserstoffen zu senken. Die Nebenprodukte könnten in recycelten Kunststoffen Verwendung finden.

Einige Forscher testen auch Pyrolyseöle, um herauszufinden, ob sie diese anstelle von Benzin als Kraftstoff für Fahrzeuge verwenden können. Die bei der Pyrolyse entstehenden Gase können sogar Energie erzeugen, die den Pyrolyse-Reaktor antreibt. Dadurch wird der Prozess autarker und der Bedarf an externen Energiequellen reduziert.

Derzeit werden etwa 15 bis 20 % der Pyrolyseprodukte zu neuem Propylen und Ethylen recycelt, während der größte Teil – etwa 80 bis 85 % – zu Dieselkraftstoff, Wasserstoff, Methan und anderen Chemikalien verarbeitet wird.

Die Kunststoffpyrolyse birgt zwar Potenzial, steht aber auch vor Herausforderungen. Die Kosten für die Errichtung und den Betrieb von Pyrolyseanlagen sind hoch. Die Rentabilität des Verfahrens hängt von der Verfügbarkeit geeigneter Kunststoffabfälle, der Marktnachfrage nach den erzeugten Ölen und Gasen sowie den Energie- und Personalkosten für den Reaktorbetrieb ab.

Ein weiteres Problem ist die Qualitätskontrolle. Die meisten Kunststoffarten lassen sich pyrolysieren, doch entstehen dabei Öle mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung. Wissenschaftler müssen die Zusammensetzung dieser Öle verstehen, bevor die Industrie entscheiden kann, auf welche Kunststoffarten sie sich konzentrieren soll und wie aus jedem Öl neue Materialien hergestellt werden können.