Plastik ist nicht gleich Plastik. Wasserflaschen, Benzinkanister und Kreditkarten bestehen aus unterschiedlichen Kunststoffen, die in einer Recyclinganlage m\u00fchsam wieder getrennt werden m\u00fcssen. Dieser Prozess ist nicht nur langsam und kostspielig, er bestimmt letztlich auch, welche Materialien und wie viel davon recycelt werden kann.<\/p>\n\n\n\n
Forscherinnen und Forscher haben jetzt ein neues Verfahren entwickelt,\u00a0mit dem ein Gemisch aus verschiedenen Kunststoffen in Propan umgewandelt werden kann<\/a>. Propan ist ein einfacher chemischer Baustein, der als Kraftstoff verwendet oder in neue Kunststoffe oder andere Produkte umgewandelt werden kann. Das Verfahren funktioniert, weil viele Kunststoffe einen \u00e4hnlichen chemischen Aufbau haben, selbst wenn sich ihre genaue Zusammensetzung unterscheidet: Haupts\u00e4chlich bestehen Kunststoffe aus Molek\u00fcl-Ketten, den sogenannten Polymeren, aus Kohlenstoff und Wasserstoff.<\/p>\n\n\n\n In Verbindung mit st\u00e4rkerer politischer Regulierung und strengeren Umweltschutzma\u00dfnahmen k\u00f6nnten die Entwicklungen im Recycling dazu beitragen, einige der schlimmsten Sch\u00e4den durch Kunststoffe abzufedern. Jedes Jahr werden weltweit mehr als\u00a0400 Millionen Tonnen Kunststoff<\/a>\u00a0produziert. Davon werden weniger als 10 Prozent recycelt, etwa 30 Prozent bleiben eine Zeit lang in Gebrauch, und der Rest landet entweder auf M\u00fclldeponien, in der Umwelt, oder wird verbrannt. Kunststoffe befeuern deshalb den\u00a0Klimawandel<\/a>: Ihre Produktion war 2019 f\u00fcr\u00a03,4 Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen<\/a>\u00a0verantwortlich. Recycling kann nicht nur verhindern, dass Kunststoffe auf M\u00fclldeponien und in den Ozeanen landen, sondern es kann durch neue Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbausteinen auch dazu beitragen, die Emissionen zu senken.<\/p>\n\n\n\n “Wir versuchen, Wege zu finden, wie wir diese Kunststoffabf\u00e4lle als wertvolle Rohstoffe nutzen k\u00f6nnen”, sagt Julie Rorrer, Postdoktorandin im Bereich Chemieingenieurwesen am MIT und eine der Hauptautorinnen der j\u00fcngsten Forschungsarbeit.<\/p>\n\n\n\n Ein gro\u00dfer Vorteil des neuen Ansatzes, den Rorrer und ihre Kolleginnen und Kollegen entwickelt haben, ist, dass er mit den beiden heute am h\u00e4ufigsten verwendeten Kunststoffen funktioniert: Polyethylen und Polypropylen. Aus dem Gemisch im Recycling-Reaktor entsteht Propan. Das Verfahren hat eine hohe Selektivit\u00e4t, was bedeutet, dass bei einer Reaktion von mehreren m\u00f6glichen Reaktionsprodukten bevorzugt eines gebildet wird. In diesem Fall Propan, das etwa 80 Prozent der Endproduktgase ausmacht.<\/p>\n\n\n\n “Das ist wirklich spannend, weil es ein\u00a0Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft<\/a>\u00a0ist”, sagt Rorrer. Um die f\u00fcr den Abbau von Kunststoffen ben\u00f6tigte Energie zu senken, wird bei dem Verfahren ein Katalysator verwendet, der aus zwei Komponenten besteht: Kobalt und por\u00f6ses, sand\u00e4hnliches Material, das Zeolithe genannt wird. Die Forscher wissen noch nicht genau, wie die Kombination funktioniert, aber Rorrer sagt, dass die Selektivit\u00e4t wahrscheinlich von den Poren der Zeolithe herr\u00fchrt, die den Reaktionsbereich der langen Molek\u00fclketten im Kunststoff begrenzen. Das Verfahren ist noch weit davon entfernt, industriell eingesetzt werden zu k\u00f6nnen. Im Moment wird die Reaktion in kleinen Chargen durchgef\u00fchrt. Um wirtschaftlich zu sein, m\u00fcsste sie wahrscheinlich kontinuierlich stattfinden.<\/p>\n\n\n\n Laut Rorrer \u00fcberlegen die Forschenden zudem, welche Materialien sie verwenden sollten. Kobalt sei gebr\u00e4uchlicher und kosteng\u00fcnstiger als einige andere Katalysatoren, die sie ausprobiert haben, wie Ruthenium und Platin, aber sie suchen noch nach weiteren Optionen. Ein besseres Verst\u00e4ndnis der Funktionsweise der Katalysatoren k\u00f6nnte es ihnen erm\u00f6glichen, Kobalt durch noch g\u00fcnstigere und vor allem h\u00e4ufiger vorkommende Katalysatoren zu ersetzen, so Rorrer. Das ultimative Ziel w\u00e4re ein vollst\u00e4ndig gemischtes Kunststoffrecyclingsystem, sagt Rorrer, “und dieser Rahmen ist nicht v\u00f6llig abwegig”.<\/p>\n\n\n\n Um diese Vision zu verwirklichen, sind jedoch noch einige Anpassungen erforderlich. Polyethylen und Polypropylen basieren auf vergleichsweise einfachen Ketten aus Kohlenstoff und Wasserstoff, w\u00e4hrend einige andere Kunststoffe weitere Elemente wie Sauerstoff und Chlor enthalten, die deutlich schwieriger zu recyclen sind. Wenn beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC), das h\u00e4ufig in Flaschen und Rohren verwendet wird, in dem erw\u00e4hnten Recycling-System landet, k\u00f6nnte es den Katalysator deaktivieren oder vergiften und gleichzeitig giftige Gasnebenprodukte erzeugen.<\/p>\n\n\n\n Die Forscherinnen und Forscher m\u00fcssen deshalb andere Wege finden, um diesen Kunststoff zu behandeln und generell Kunststoffen mit gemischter Zufuhr recyclen zu k\u00f6nnen. Erste Ans\u00e4tze gibt es; in einer\u00a0Studie, die im Oktober in der Zeitschrift “Science” ver\u00f6ffentlicht wurde<\/a>, setzten Experten neben gentechnisch ver\u00e4nderten Bakterien ein chemisches Verfahren ein, um eine Mischung aus drei g\u00e4ngigen Kunststoffen abzubauen.<\/p>\n\n\n\n Der erste Schritt, die chemische Oxidation, zerschneidet lange Ketten und erzeugt kleinere Molek\u00fcle, an die Sauerstoff angeh\u00e4ngt wird. Der Ansatz ist wirksam, weil die Oxidation “ziemlich vielseitig” ist und bei einer Reihe von Materialien funktioniert, erkl\u00e4rt Shannon Stahl, eine der Hauptautorinnen der Forschungsarbeit und Chemikerin an der Universit\u00e4t von Wisconsin.<\/p>\n\n\n\n Bei der Oxidation der Kunststoffe entstehen Produkte, die dann in einem zweiten Schritt von Bodenbakterien verzehrt werden k\u00f6nnen, die so ver\u00e4ndert wurden, dass sie sich von ihnen ern\u00e4hren. Durch Ver\u00e4nderung des Stoffwechsels der Bakterien k\u00f6nnten die Forscher schlie\u00dflich neuartige Kunststoffe herstellen, zum Beispiel neue Formen von Nylon.<\/p>\n\n\n\n Die Forschung sei noch nicht abgeschlossen, sagt Alli Werner, Biologin am US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory und einer der Autorinnen der Science-Studie. Derzeit arbeite das Team insbesondere daran, die Stoffwechselwege besser zu verstehen, die die Bakterien zur Herstellung der Produkte nutzen. Mit mehr Wissen dar\u00fcber lie\u00dfe sich der Prozess beschleunigen und gr\u00f6\u00dfere Mengen an n\u00fctzlichen Materialien produzieren.<\/p>\n\n\n\n Das Verfahren k\u00f6nnte wahrscheinlich in gr\u00f6\u00dferem Ma\u00dfstab eingesetzt werden, da sowohl die Oxidation als auch gentechnisch ver\u00e4nderte Bakterien bereits weit verbreitet sind: Die petrochemische Industrie nutzt Oxidation, um jedes Jahr Millionen von Tonnen an Material herzustellen. Und die Mikroorganismen kommen bereits vielerorts in Branchen wie der Arzneimittelentwicklung und der Lebensmittelverarbeitung zum Einsatz.<\/p>\n\n\n\n Wenn Biologen wie Werner und Chemieingenieure wie Rorrer sich zusammensetzen, um neue Methoden des Kunststoffrecyclings zu entwickeln, er\u00f6ffnen sie die M\u00f6glichkeit, den Umgang mit den riesigen Mengen an Kunststoffabf\u00e4llen zu \u00fcberdenken. “Kunststoff-Recycling ist eine Herausforderung, die wir gemeinsam gut bew\u00e4ltigen k\u00f6nnten”, sagt Julie Rorrer. Sie beobachtet einen betr\u00e4chtlichen Zustrom von Forschenden, die sich neuerdings mit dem Thema besch\u00e4ftigen: “Es scheint, als ob sich jeder und jede mit dem\u00a0Upcycling von Plastik<\/a>\u00a0besch\u00e4ftigt.”<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Plastik ist nicht gleich Plastik. 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Wenn Bakterien Plastik fressen<\/h3>\n\n\n\n