Was w\u00e4re, wenn der Lebenszyklus einer Plastikflasche kreisf\u00f6rmig w\u00e4re? Wenn eine gebrauchte Plastikflasche wieder in ihre urspr\u00fcnglichen Bestandteile zerlegt und zu einer neuen Plastikflasche verarbeitet werden k\u00f6nnte, anstatt auf einer M\u00fclldeponie zu landen?<\/p>\n\n\n\n
Ein Forschungsteam der Northwestern University hat als erstes gezeigt, dass ein Material namens metallorganisches Ger\u00fcst (metal-organic framework, MOF) ein stabiler und selektiver Katalysator f\u00fcr die Zerlegung von Kunststoffen auf Polyesterbasis in seine Bestandteile ist.<\/p>\n\n\n\n
Es werden nur drei Dinge ben\u00f6tigt: Kunststoff, Wasserstoff und der Katalysator. Ein wichtiger Bonus ist, dass eine der Komponenten, in die der Kunststoff zerlegt wird, Terephthals\u00e4ure ist, eine Chemikalie, die zur Herstellung von Kunststoff verwendet wird. Mit der Northwestern-Methode ist es nicht notwendig, den ganzen Weg zur\u00fcck zum \u00d6l und zur teuren und energieintensiven Produktion und Abtrennung von Xylolen zu gehen.<\/p>\n\n\n\n
“Wir k\u00f6nnen bei der Herstellung von Plastikflaschen viel besser vorgehen als bei Null anzufangen”, sagte Omar Farha, Professor f\u00fcr Chemie am Weinberg College of Arts and Sciences. Er ist der korrespondierende Autor der Studie. “Unser Verfahren ist viel sauberer.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n
Die Forscher w\u00e4hlten einen MOF auf Zirkoniumbasis namens UiO-66, weil er einfach herzustellen, skalierbar und kosteng\u00fcnstig ist. Yufang Wu, Erstautorin der Studie und Gaststudentin in Farhas Gruppe, benutzte das Plastik, das am einfachsten zu handhaben war: die Plastikwasserflaschen, die ihre Kollegen im Labor weggeworfen hatten. Sie zerkleinerte sie, erhitzte den Kunststoff und trug den Katalysator auf.<\/p>\n\n\n\n
“Das MOF funktionierte sogar noch besser, als wir erwartet hatten”, so Farha. “Wir haben festgestellt, dass der Katalysator sehr selektiv und robust ist. Weder die Farbe der Plastikflasche noch der unterschiedliche Kunststoff, aus dem die Flaschenverschl\u00fcsse hergestellt waren, beeinflussten die Effizienz des Katalysators. Und die Methode ben\u00f6tigt keine organischen L\u00f6sungsmittel, was ein Pluspunkt ist.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n
MOFs fr\u00fcher gegen Nervenkampfstoffe eingesetzt<\/h3>\n\n\n\n
MOFs, eine Klasse von Materialien in Nanogr\u00f6\u00dfe, wurden aufgrund ihrer hoch geordneten Strukturen umfassend untersucht. Farha erforscht MOFs seit mehr als einem Jahrzehnt und hat bereits gezeigt, dass sie zur Zerst\u00f6rung giftiger Nervenkampfstoffe eingesetzt werden k\u00f6nnen. In der aktuellen Studie, so Farha, wirken MOFs in \u00e4hnlicher Weise – sie brechen eine Esterbindung, um Polyethylenterephthalat (PET) abzubauen. Dieser Kunststoff ist einer der weltweit am meisten verbreiteten Kunststoffe.<\/p>\n\n\n\n
“Wir verwenden Zirkonium-MOFs schon seit Jahren zum Abbau von Nervenkampfstoffen”, so Farha. “Das Team hat sich dann gefragt, ob diese MOFs auch Kunststoffe abbauen k\u00f6nnen, auch wenn die Reaktionen und Mechanismen anders sind. Diese Neugierde f\u00fchrte zu unseren j\u00fcngsten Erkenntnissen”.<\/p>
“Diese Forschung tr\u00e4gt dazu bei, die seit langem bestehenden Probleme im Zusammenhang mit Kunststoffabf\u00e4llen zu l\u00f6sen und er\u00f6ffnet neue Bereiche und Anwendungen f\u00fcr MOFs”, so Farha.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n
Mehr \u00fcber MOFs<\/h3>\n\n\n\n
MOFs bestehen aus organischen Molek\u00fclen und Metallionen oder Clustern, die sich selbst zu mehrdimensionalen, hochkristallinen, por\u00f6sen Ger\u00fcsten zusammenf\u00fcgen. Um sich die Struktur eines MOF vorzustellen, so Farha, stelle man sich ein Set von Bastelmaterialien vor, bei dem die Metallionen oder -cluster die kreisf\u00f6rmigen oder quadratischen Knoten und die organischen Molek\u00fcle die St\u00e4be sind, die die Knoten zusammenhalten.<\/p>\n\n\n\n
UiO-66 ist nicht nur einfach herzustellen, skalierbar und kosteng\u00fcnstig, sondern hat auch den Vorteil, dass der organische Linker des MOFs, Terephthals\u00e4ure (TA), das ist, was man erh\u00e4lt, wenn man Plastik abbaut.<\/p>\n\n\n\n
Untersuchungen zur strukturellen Charakterisierung ergaben, dass UiO-66 w\u00e4hrend des Abbauprozesses eine interessante Umwandlung in ein anderes MOF auf Zirkoniumbasis namens MIL-140A durchl\u00e4uft. Dieses MOF zeigte ebenfalls eine hohe katalytische Aktivit\u00e4t beim PET-Abbau.<\/p>\n\n\n\n
Originalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n\n\n\n