Um die Kosten für die Herstellung von Biodiesel zu senken, haben Forscher eine umweltfreundliche Methode zur Gewinnung von Triacetin, einem die Verbrennung unterstützenden Zusatzstoff, aus Zigarettenstummeln, einer reichhaltigen Abfallquelle, entwickelt. Durch das Recycling von Zigarettenstummeln wird der Abfall nicht nur entsorgt, sondern auch nachhaltig genutzt.
Biodiesel wird aus biologischen Quellen wie essbaren und nicht essbaren Ölen, tierischen Fetten und Restaurantabfällen hergestellt und ist ein erneuerbarer, biologisch abbaubarer Kraftstoff, der eine Alternative zu herkömmlichem „fossilem“ Diesel darstellt und nur geringe schädliche Treibhausgasemissionen aufweist. Auf dem Papier klingt das großartig, aber die hohen Kosten der Biodieselproduktion sind ein großes Hindernis für seine weltweite Einführung.
Eine wirksame Lösung besteht darin, Biodiesel mit Zusatzstoffen wie Triacetin zu vermischen. Studien zeigen, dass Triacetin dazu beiträgt, die Luftverschmutzung zu reduzieren und die Entflammbarkeit von Biodiesel zu verbessern. Das Problem besteht darin, dass Triacetin normalerweise durch chemische Methoden hergestellt wird, die große Mengen an Chemikalien verbrauchen und große Mengen an Abfall und giftigen Rückständen produzieren. Dies bedeutet, dass eine umweltfreundliche alternative Quelle für Triessigsäure benötigt wird.
Forscher der litauischen Technischen Universität Kaunus (KTU) haben in Zusammenarbeit mit dem litauischen Energieforschungsinstitut eine Methode entwickelt, um Triacetin aus einer großen Menge an Abfallprodukten (Zigarettenstummeln) zu extrahieren.
„In unserer Forschungsgruppe sind unsere Forschungsthemen Recycling und Abfallmanagement, daher sind wir immer auf der Suche nach Abfällen, die in großen Mengen vorhanden sind und eine einzigartige Struktur aufweisen“, sagte Samy Yousef, Erst- und korrespondierender Autor der Studie. „Zigaretten, die aus drei Teilen bestehen: Tabak, Papier und einem Filter aus Zelluloseacetatfasern, sind eine gute Rohstoff- und Energiequelle. Darüber hinaus lassen sich Zigarettenkippen leicht sammeln, da es viele Systeme und Unternehmen gibt, die diesen Abfall sammeln.“
Es gab bereits frühere Versuche, mithilfe der Pyrolyse Rohstoffe aus Zigarettenabfällen zu gewinnen. Hier wählten die Forscher jedoch einen neuartigen Ansatz, bei dem nicht versucht wurde, die Zigaretten in ihre verschiedenen Bestandteile zu zerlegen.
„Es gibt einige ähnliche Studien wie unsere, die ebenfalls Pyrolysemethoden verwenden, diese jedoch nur auf Filterkomponenten anwenden. In diesem Fall muss das Material vorbehandelt werden, um alle Komponenten zu trennen. Da es sich bei Tabak um einen giftigen Abfall handelt, erfordert seine Handhabung besondere Sorgfalt, und aufgrund der technischen Komplexität des Prozesses zur Trennung von Zigarettenabfallbestandteilen ist dies wirtschaftlich nicht machbar“, sagte Yousef.
Die Forscher führten eine Reihe von Experimenten mit der Pyrolysetechnologie durch, um Zigarettenstummel bei Temperaturen von 1202, 1292 und 1382 °F (650, 700 und 750 °C) thermisch zu zersetzen. Abhängig von den verwendeten Temperaturen können sie unterschiedliche Mengen an triacetinreichem Öl, Koks und Gas extrahieren. Bei einer Temperatur von 1382 °F (750 °C) wurde die maximale Menge der extrahierten Triacetinverbindung (43 %) auf 38 Gew.-% Öl, 25,7 Gew.-% Koks und 36,4 Gew.-% Gas geschätzt. Bei gleicher Temperatur weist das Koksprodukt eine kalziumreiche poröse Struktur auf, die als Adsorptionsmittel verwendet werden kann.
„Alle Produkte haben einen praktischen Zweck“, sagte Yousef. „In unserem Fall ist die Kohle porös, reich an Kalzium und kann als Adsorbens und Energiespeicher für Düngemittel oder die Abwasseraufbereitung verwendet werden. Erdgas kann für Energiezwecke genutzt werden. Last but not least ist das Öl reich an Triessigsäure und kann als Zusatz zu Biodiesel verwendet werden, um die Kosten zu senken.“
Schätzungsweise 4,5 Billionen Zigarettenkippen verschmutzen unsere globale Umwelt. Das Recycling dieser Zigarettenkippen auf die von den Forschern vorgeschlagene Weise würde nicht nur den Abfall beseitigen, sondern auch seine nachhaltige Nutzung ermöglichen.
Die Forschung wurde im Journal of Analytical and Applied Pyrolysis veröffentlicht.