Die Weltmeere sind voller Müll. Das ist eine der deprimierenden Realitäten, die mit der Existenz der menschlichen Rasse auf diesem Planeten einhergehen. Im pazifischen Ozean existiert ein Teppich aus Plastikmüll, der so groß ist, dass er einen eigenen Namen hat. Er bedeckt eine Fläche von der Größe der Vereinigten Staaten und ist als „Great Pacific Garbage Patch“ bekannt. Kunststoffe brauchen rund 450 Jahre, um auf natürlichem Weg abgebaut zu werden, und wir werfen immer mehr Müll in die Ozeane. Ein chinesisches Forscherteam hat nun eine Methode entwickelt, den Plastikmüll in Treibstoff zu verwandeln.


Foto:  Water Bottles, Thad Zajdowicz, Flickr, CC BY-SA 2.0
Foto: Water Bottles, Thad Zajdowicz, Flickr, CC BY-SA 2.0

Polyethylen verschmutzt die Weltmeere

Kunststoffe bestehen aus langen Ketten von Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff und werden aus fossilen Brennstoffen hergestellt. Der Gedanke liegt also nahe, dass es auch möglich sein muss, Plastik wieder entsprechend in Brennstoffe umzuwandeln. Die Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften konzentrierten sich auf Polyethylen (PE), ein recht simples Kettenmolekül, das einer der weltweit verwendeten Kunststoffe ist. Die jährliche Produktion von Polyethylen liegt weltweit über 100 Millionen Tonnen.

PE benötigt relativ lange, um abgebaut zu werden, und die Umwandlung in fossile Brennstoffe benötigt relativ rigorose chemische Prozesse. Wird er erhitzt, so zerfällt der Kunststoff ungeordnet in kleinere Varianten, die alle ihre eigenen Eigenschaften haben. Das Team griff also auf Katalysatoren zurück, also Chemikalien, die die Zersetzungsreaktionen beschleunigen.


Katalysatoren brechen den Kunststoff auf

Die Wissenschaftler machen sich im ersten Schritt eine Iridium-Verbindung zunutze, die die Wasserstoffatome aus den PE-Ketten entfernt. Die verbleibenden Kohlenstoff-Atome bilden dadurch Doppelbindungen, die im Gegensatz zu den vorher vorherrschenden Einzelbindungen deutlich reaktiver mit bestimmten Chemikalien sind.

Im zweiten Schritt kommt ein Katalysator zum Einsatz, der aus einem Mix aus Aluminium, Sauerstoff und Rhenium besteht und die Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoff-Atomen angreift und zerstört. Die frei werdenden Wasserstoff-Atome werden wieder an fragmentierte Polymer-Segmente gebunden, sogenannte Monomere.

Fossiler Brennstoff aus Plastiktüten

Im letzten Schritt findet die Rückführung in einen fossilen Brennstoff statt. Dies geschieht, indem die Zahl von Wasserstoff- und Kohlenstoff-Atomen in den Kohlenwasserstoff-Verbindungen verändert wird, um daraus eine völlig andere chemische Verbindung zu machen. Dies gelang den Forschern, ohne dass sie zu viel Hitze (und somit Energie) anwenden mussten.

Durch Veränderungen an der Reaktionsgeschwindigkeit kann das Team zwischen einem flüssigen Brennstoff und einer Art Wachs als Endprodukt wählen. Der Brennstoff scheint im Vergleich zu anderen fossilen Brennstoffen relativ sauber zu sein.

Nur eine Zwischenlösung

Auch wenn das Recycling von Plastik zu fossilen Brennstoffen ein guter Ansatz ist, gilt es, sich zwei Dinge klar zu machen:

Erstens kann das Verfahren nur eine Zwischenlösung darstellen, um gegen die steigende Plastikmengen anzugehen. Langfristig müssen wir zum einen die Plastikproduktion drastisch senken und uns zum anderen im Energiesektor von fossilen Brennstoffen lösen. Die Zukunft liegt in erneuerbaren Energien, nicht in der Herstellung von anderen fossilen Brennstoffen.

Und zweitens müssen wir des Plastikmülls Herr werden, der bereits jetzt die Ozeane kontaminiert. Glücklicherweise gibt es auch diesbezüglich durchaus Ansätze, wie zum Beispiel das Ocean-Cleanup-Projekt von Boyan Slat.

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