Forscher finden neuen Weg zur Umwandlung von Plastik #7 in wertvolle Produkte

Eine Methode zur Umwandlung eines häufig weggeworfenen Kunststoffs in ein für den 3D-Druck verwendetes Harz könnte eine bessere Nutzung von Kunststoffabfällen ermöglichen. Ein Forscherteam der Washington State University hat eine einfache und effiziente Methode entwickelt, um Polymilchsäure (PLA), einen biobasierten Kunststoff, der in Produkten wie Filamenten, Plastiksilberwaren und Lebensmittelverpackungen verwendet wird, in ein hochwertiges Harz umzuwandeln.

“Wir haben einen Weg gefunden, dieses Material sofort in etwas Stärkeres und Besseres umzuwandeln, und wir hoffen, dass dies den Menschen einen Anreiz bietet, dieses Material zu recyceln, anstatt es einfach wegzuwerfen”, sagte Yu-Chung Chang, ein Postdoktorand an der WSU School of Mechanical and Materials Engineering und Mitautor der Arbeit. “Wir haben stärkere Materialien direkt aus dem Müll hergestellt. Wir glauben, dass dies eine große Chance sein könnte”.

Jährlich werden etwa 300.000 Tonnen PLA produziert, und ihre Verwendung nimmt dramatisch zu.

Obwohl es biobasiert ist, lässt sich PLA, das als Kunststoff Nr. 7 eingestuft wird, nicht leicht abbauen. Es kann ein Jahr lang in Süß- oder Salzwasser schwimmen, ohne sich zu zersetzen. Außerdem wird es nur selten recycelt, da es, wie viele andere Kunststoffe auch, beim Einschmelzen und Neuformen nicht mehr so gut funktioniert wie die ursprüngliche Version und weniger wertvoll wird.

“Es ist zwar biologisch abbaubar und kompostierbar, aber wenn man sich näher damit befasst, stellt man fest, dass es bis zu 100 Jahre dauern kann, bis es sich auf einer Mülldeponie zersetzt”, so Chang. “In Wirklichkeit verursacht es immer noch eine Menge Umweltverschmutzung. Wir wollen sicherstellen, dass wir, wenn wir anfangen, PLA im Millionenmaßstab zu produzieren, wissen, wie wir damit umgehen müssen”.

In ihrer Studie, die in der Fachzeitschrift Green Chemistry veröffentlicht wurde, entwickelten die Forscher unter der Leitung von Professor Jinwen Zhang von der School of Mechanical and Materials Engineering eine schnelle und katalysatorfreie Methode zum Recycling von PLA, bei der die lange Molekülkette in einfache Monomere – die Bausteine für viele Kunststoffe – zerlegt wird. Der gesamte chemische Prozess kann bei milden Temperaturen in etwa zwei Tagen durchgeführt werden. Die zur Aufspaltung von PLA verwendete Chemikalie, Aminoethanol, ist zudem kostengünstig.

“Wenn man eine Lego-Burg in ein Auto umbauen will, muss man sie Stein für Stein zerlegen”, sagte Chang. “Genau das haben wir getan. Das Aminoethanol hat das PLA präzise in ein Monomer zurückgeschnitten, und sobald es wieder ein Monomer ist, kann man es zu etwas Stärkerem repolymerisieren.”

Nachdem das PLA in seine Grundbausteine zerlegt worden war, bauten die Forscher den Kunststoff wieder auf und stellten eine Art fotohärtbares Flüssigharz her, das üblicherweise als “Tinte” für 3D-Drucker verwendet wird. Bei der Verwendung in einem 3D-Drucker und der Aushärtung zu Kunststoffteilen zeigte das Produkt gleiche oder bessere mechanische und thermische Eigenschaften als handelsübliche Harze.

Die Forscher konzentrierten sich in ihrer Studie zwar auf PLA, hoffen aber, ihre Arbeit auch auf Polyethylenterephthalat (PET) anwenden zu können, das häufiger als PLA verwendet wird, eine ähnliche chemische Struktur aufweist und ein größeres Abfallproblem darstellt.

Sie haben ein vorläufiges Patent angemeldet und arbeiten an der weiteren Optimierung des Verfahrens. Die Forscher suchen auch nach anderen Anwendungsmöglichkeiten für das Upcycling-Verfahren.

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