Wissenschaftler der Universitäten in Barth und Birmingham haben eine neue Methode entwickelt, mit der sich aus pflanzenbasierter Polymilchsäure hergestellte Biokunststoffe erstmals auf chemische Weise in ihre ursprünglichen Bausteine (Monomere) zerlegen lassen. Mit den resultierenden Monomeren gelingt es, Kunststoffe herzustellen, die von vergleichbar hoher Qualität sind wie die recycelten Altkunststoffe zu Beginn ihres Lebenszyklus.
Wenn es um das werkstoffliche Recycling von Altkunststoffen geht, ist das Ende der sprichwörtlichen Fahnenstange noch nicht erreicht. Weniger als die Hälfte des anfallenden Kunststoffmülls wird erfolgreich reaktiviert. Noch geringer fällt die Menge aus, deren Lebensende den Anfang einer neuen qualitativ gleich- oder höherwertigen Produktkarriere („Upcycling“) darstellt.
Der werkstoffliche Recyclingprozess geht in der Regel mit einem Karriereknick einher und führt meist auf eine eher minderwertige Produktlaufbahn („Downcycling“). Will sagen, auch reine PET-Getränkeflaschen lassen sich nicht unentwegt zu wieder neuen Getränkeflaschen recyceln. Irgendwann ist der Verschleißpunkt erreicht, PET als Zutat in der Herstellung weniger hochwertiger Produkte wie Wasserleitungen, Parkbänke, Verkehrskegel oder Bakenfüße landet.
Der Grund lässt sich in der Art und Weise verorten, wie Altkunststoffe üblicherweise werkstofflich recycelt werden. Der Prozess wird in der Regel mechanisch geführt. Daraus resultiert ein Granulat, dass in Ermangelung geeigneter chemischer Trennschritte, die dem Ausgangskunststoff zugesetzten Additive enthält, dazu gehören Farbstoffe, Weichmacher oder auch Antiflammschutzmittel.
Ähnlich schwierig erweist sich das Upcycling von Werkstoffverbünden, also Kunststoffen zum Beispiel, die aus unterschiedlichen Polymeren aufgebaut sind. Der einzige Weg, diese Polymere zu trennen, führt über die Rückgewinnung und saubere Trennung der eingesetzten Monomere. Hieran arbeiten Wissenschaft und Industrie mit Nachdruck.
Forscher der Universitäten Bath und Birmingham haben nun eine Art des chemischen Recyclings entwickelt, mit dem sie dem formulierten Ziel näherkommen wollen. Der Weg über den chemischen Spaltprozess lässt sich allerdings bislang nur unter Einsatz thermischer Energie und unter Verwendung von Katalysatoren bewerkstelligen. Der britische Vorstoß sieht allerdings niedrigere Temperaturen und umweltfreundliche Katalysatoren vor, anders als in früheren Methoden.
„Unsere Methode des chemischen Recyclings überwindet bestehende Problem“, sagt Professor Matthew Jones vom Centre for Sustainable and Circular Technologies an der Universität von Bath. Mit ihr ließen sich Kunststoffe wirksam in ihre chemischen Bausteine (Monomere) zerlegt, sodass sie zur Herstellung neuer Kunststoff verwendet werden können, ohne Beeinträchtigung des Eigenschaftsprofils.
Die Forscher haben sich bei ihrem Vorstoß auf das Recycling von Biokunststoffen konzentriert, und zwar jenen, die aus Polymilchsäure (PLA) hergestellt werden. Gewonnen wurde die PLA im vorliegenden Fall aus Stärke oder Ernteabfällen, und die daraus hergestellten Kunststoffe dienten der Fabrikation „biologisch abbaubarer“ Lebensmittelverpackungen sowie von Einwegbesteck und Einwegbechern.
Laut Paul McKeown von der Universität in Bath werde PLA zunehmend als nachhaltige Alternative für Einwegkunststoffe eingesetzt: „Obwohl es unter industriellen Bedingungen biologisch abbaubar ist, wird es bei der Kompostierung zu Hause nicht biologisch abgebaut, und es wird derzeit auch nicht recycelt, daher ist PLA auch Teil des bekannten Müll- und Umweltproblems“, berichtet der Experte.
Hierfür gebe es allerdings auch keine einheitliche Lösung. Ein wirksamer Ansatz liege in der Kombination aus Reduzierung, Wiederverwendung und Materialrecycling. „Unsere Methode des chemischen Recyclings könnte es ermöglichen“, ist McKeown überzeugt, „Kohlenstoff auf unbestimmte Zeit zu recyceln, was zu einer echten Kreislaufwirtschaft führen und das Klima und die Umwelt schonen kann.“ Derzeit werde daran gearbeitet, die bestehende Methode so zu skalieren, dass sich größere Mengen an Ausgangschemikalien herstellen lassen.
Inzwischen haben die Forscher ihr Entwicklerauge auf ein neues Polymermaterial geworfen. Die Rede ist vom Polyethylenterephthalat, kurz PET genannt, ein durch Polykondensation hergestellter thermoplastischer Kunststoff aus der Familie der Polyester. PET hat vielfältige Einsatzbereiche und wird unter anderem zur Herstellung von Kunststoffflaschen, Folien und Textilfasern verwendet. Im Jahr 2008 lag die Produktion bei 40 Millionen Tonnen. (Redakteur: Guido Deußing)
