Durch wegweisendes Recycling werden gemischte Abfälle ohne Auswirkungen auf das Klima in Premium-Kunststoffe umgewandelt

Derzeit wird nur ein Bruchteil des Materials, das zu neuem Kunststoff verarbeitet werden kann, recycelt. Forscher haben nun gezeigt, wie Kohlenstoffatome in Mischabfällen bei der Herstellung neuer Kunststoffe alle fossilen Rohstoffe ersetzen können. Inspiriert vom Kohlenstoffkreislauf der Natur kann diese Recyclingmethode die Auswirkungen von Kunststoffmaterialien auf das Klima beseitigen und sogar die Luft von Kohlendioxid reinigen.

„Es gibt genügend Kohlenstoffatome im Abfall, um den Bedarf der gesamten globalen Kunststoffproduktion zu decken. Mithilfe dieser Atome können wir neue Kunststoffprodukte von der Versorgung mit neuen fossilen Rohstoffen entkoppeln. Wenn der Prozess mit erneuerbarer Energie betrieben wird, erhalten wir auch.“ „Kunststoffprodukte haben eine um mehr als 95 % geringere Klimabelastung als die heute hergestellten, was effektiv negative Emissionen für das gesamte System bedeutet“, sagt Henrik Thunman, Professor für Energietechnologie an der Chalmers University of Technology und einer der Autoren der in veröffentlichten Studie Die Zeitschrift für sauberere Produktion.

Um Kreislaufkreisläufe zu erreichen, müssen wir die in der Gesellschaft bereits genutzten Ressourcen besser nutzen. Henrik Thunman und sein Forschungsteam wollen sich auf eine wichtige Ressource konzentrieren, die heute oft in Rauch aufgeht: die Kohlenstoffatome in unseren Abfällen, die derzeit verbrannt werden oder auf Mülldeponien landen, anstatt recycelt zu werden. Möglich wird dies durch Technologien, die auf den in Kunststoff-, Papier- und Holzabfällen enthaltenen Kohlenstoff mit oder ohne Lebensmittelrückstände abzielen, um einen Rohstoff für die Herstellung von Kunststoffen mit der gleichen Vielfalt und Qualität zu schaffen, wie sie derzeit aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden.

Genau wie die Natur Aktuelle Kunststoffrecyclingmethoden können nicht mehr als 15–20 % der fossilen Rohstoffe ersetzen, die zur Deckung des gesellschaftlichen Bedarfs an Kunststoff erforderlich sind. Die von den Forschern vorgeschlagenen fortschrittlichen Methoden basieren auf thermochemischen Technologien und beinhalten das Erhitzen des Abfalls auf 600–800 Grad Celsius. Der Abfall verwandelt sich dann in ein Gas, das nach Zugabe von Wasserstoff die Bausteine ​​von Kunststoffen ersetzen kann. Durch diese Recyclingmethode könnten neue Kunststoffprodukte von der Versorgung mit neuen fossilen Rohstoffen entkoppelt werden.

Die Forscher hinter der Studie entwickeln eine thermochemische Recyclingmethode, die ein Gas erzeugt, das dann als Rohstoff in denselben Fabriken verwendet werden kann, in denen derzeit Kunststoffprodukte aus fossilem Öl oder Gas hergestellt werden. In den Reaktoren der Chalmers Power Central werden verschiedene Arten von Abfällen wie alte Plastikprodukte und Pappbecher mit oder ohne Lebensmittelreste entsorgt.

„Der Schlüssel zu einem umfassenderen Recycling liegt darin, Restmüll aus einer ganz neuen Perspektive zu betrachten: als Rohstoff voller nützlicher Kohlenstoffatome. Der Abfall erhält dann einen Wert, und man kann wirtschaftliche Strukturen schaffen, um das Material zu sammeln und als Abfall zu nutzen.“ Rohstoff weltweit', sagt Henrik Thunman.

Das Prinzip des Prozesses ist vom natürlichen Kohlenstoffkreislauf inspiriert. Pflanzen werden beim Verwelken in Kohlendioxid zerlegt, und Kohlendioxid erzeugt dann unter Nutzung der Sonne als Energiequelle und Photosynthese neue Pflanzen.

„Unsere Technologie unterscheidet sich jedoch von der Funktionsweise in der Natur, da wir nicht den Umweg über die Atmosphäre nehmen müssen, um den Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid zu zirkulieren. Alle Kohlenstoffatome, die wir für unsere Kunststoffproduktion benötigen, können vorhanden sein.“ sind in unserem Abfall enthalten und können mit Wärme und Strom recycelt werden“, sagt Henrik Thunman.

Die Berechnungen der Forscher zeigen, dass die Energie für solche Prozesse aus erneuerbaren Quellen wie Solar-, Wind- oder Wasserkraft oder durch die Verbrennung von Biomasse gewonnen werden kann und dass sie energieeffizienter sind als die heute verwendeten Systeme. Es ist auch möglich, überschüssige Wärme aus Recyclingprozessen zu extrahieren, was in einem Kreislaufsystem die Wärmeproduktion, die derzeit aus der Müllverbrennung stammt, kompensieren und gleichzeitig die mit der Energierückgewinnung verbundenen Kohlendioxidemissionen eliminieren würde.

Kann fossile Rohstoffe ersetzen

Die Forschung wurde im Rahmen des FUTNERC-Projekts durchgeführt. Dass das Verfahren funktionieren kann, haben die Forscher in Zusammenarbeit mit dem Kunststoffhersteller Borealis im schwedischen Stenungsund bewiesen, wo sie die Ergebnisse verifiziert und gezeigt haben, dass der Rohstoff zur Herstellung von Kunststoff verwendet werden kann und damit die heute verwendeten fossilen Rohstoffe ersetzt.

„Unser Ziel ist es, eine Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe zu schaffen. Unsere Kunststoffprodukte sind der Schlüssel für den Wandel zu einer nachhaltigen Gesellschaft, daher ist es für uns wichtig, Forschung wie diese zu unterstützen. Wir haben bereits Projekte, die die Kreislaufwirtschaft für unsere Kunststoffprodukte schaffen, aber „Es sind weitere Lösungen erforderlich. Daher freuen wir uns über diese hervorragenden Ergebnisse, die uns dabei helfen können, unserem Ziel einen Schritt näher zu kommen“, sagt Anders Fröberg, CEO von Borealis AB.