Eine Art weggeworfene Plastikflaschen, Plastiktüten und Autoteile, die nur auf Mülldeponien geworfen oder verbrannt werden könnten, können nun direkt in saubere Wasserstoffenergie umgewandelt werden.In der modernen Gesellschaft ist die Entsorgung von Kunststoffabfällen schon immer ein heikles Problem. Da das bestehende Recyclingsystem in der Regel eine präzise Sortierung verschiedener Kunststoffarten erfordert, was zeitaufwändig, mühsam und kostspielig ist, werden nur 9 % der weltweit anfallenden Kunststoffabfälle recycelt. Die hohen Sortierkosten sind zum größten Engpass geworden, der das Kunststoffrecycling einschränkt.
Ein gemeinsames Forschungsteam der Samueli School of Engineering der University of California, Los Angeles, und der Ewha Womans University in Südkorea veröffentlichte kürzlich eine bahnbrechende Studie in der renommierten Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“. Sie demonstrierten ein neues chemisches Verfahren, das die drei häufigsten gemischten Kunststoffabfälle, Polyvinylalkohol (PET), Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), ohne Vorsortierung direkt in hochreinen Wasserstoffkraftstoff mit einer Reinheit von über 90 % umwandeln kann.
Der Kern dieser Technologie liegt im alkalischen Wärmebehandlungsverfahren (ATT). Die Forscher erzeugten Wasserstoffgas, indem sie Natriumhydroxid erhitzten, um mit organischem Material zu reagieren. Im Vergleich zur herkömmlichen Dampfvergasungstechnologie senkt diese Methode nicht nur die Betriebstemperatur deutlich um 300 bis 400 Grad Celsius, sondern vermeidet auch geschickt CO2-Emissionen. Die Forscher führten einen thermischen Oxidations-Vorbehandlungsschritt ein, der den Kunststoff kurz an der Luft erhitzte, um die stabilen Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen aufzubrechen, sodass die anschließende Alkalilösung die Kunststoffstruktur erfolgreich angreifen und zersetzen konnte.
Es ist erwähnenswert, dass während des gesamten Reaktionsprozesses der durch die Reaktion erzeugte Kohlenstoff mit der Zeit von Natriumhydroxid eingefangen und in festes Natriumcarbonat umgewandelt wird, das schließlich weiter in Calciumcarbonat umgewandelt werden kann, um eine dauerhafte Kohlenstoffbindung zu erreichen. Die Analyse zeigt, dass mehr als 75 % des Kohlenstoffs in Rohkunststoffen stabil in Karbonaten oder flüssigen organischen Rückständen zurückgehalten werden, weniger als 13 % in den gasförmigen Zustand übergehen und fast kein Kohlenstoff direkt als Kohlendioxid in die Atmosphäre abgegeben wird.
Bisherige Technologien zur geringen photokatalytischen oder elektrochemischen Wasserstoffübertragung sind in der Regel nur für PET-Kunststoffe mit Sauerstoffelementen geeignet und können PE- und PP-Kunststoffe, die einen sehr hohen Anteil ausmachen, nicht effektiv verarbeiten, während Technologien mit hoher Vergasung eine große Menge an Treibhausgasen erzeugen. Dieses Forschungsergebnis ist das erste, das die drei Hauptprobleme „keine Sortierung“, „geringer Energieverbrauch“ und „Kohlenstoffbindung und Emissionsreduzierung“ gleichzeitig in einem einzigen Reaktor löst. Obwohl diese Technologie vor einer groß angelegten kommerziellen Anwendung noch einer weiteren Leistungsoptimierung und Bewertung der wirtschaftlichen Machbarkeit bedarf, bietet sie einen neuen Weg mit sowohl Kreativität als auch Expansionspotenzial, um die globale Plastikverschmutzung zu lösen und eine saubere Wasserstoffwirtschaft zu fördern.