{"id":159635,"date":"2025-03-13T07:32:00","date_gmt":"2025-03-13T06:32:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=159635"},"modified":"2025-03-11T14:21:23","modified_gmt":"2025-03-11T13:21:23","slug":"durchbruch-beim-acrylglas-recycling","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/durchbruch-beim-acrylglas-recycling\/","title":{"rendered":"Durchbruch beim Acrylglas-Recycling"},"content":{"rendered":"\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-large is-resized\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"511\" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2025\/03\/image.imageformat.carousel.1185633763-1024x511.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-159640\" style=\"aspect-ratio:2.003913894324853;width:703px;height:auto\" srcset=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2025\/03\/image.imageformat.carousel.1185633763-1024x511.jpg 1024w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2025\/03\/image.imageformat.carousel.1185633763-300x150.jpg 300w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2025\/03\/image.imageformat.carousel.1185633763-150x75.jpg 150w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2025\/03\/image.imageformat.carousel.1185633763-768x383.jpg 768w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2025\/03\/image.imageformat.carousel.1185633763-1536x766.jpg 1536w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2025\/03\/image.imageformat.carousel.1185633763-2048x1021.jpg 2048w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2025\/03\/image.imageformat.carousel.1185633763-400x199.jpg 400w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Die bunte Welt des Plexiglas\u2019: Forschende entwickeln ein Verfahren, um diesen Kunststoff komplett in seine Bausteine zu zerlegen und diese wiederzuverwenden.&nbsp; \u00a9 Adobe Stock\/Generiert mit KI<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>ETH-Materialforschende haben eine neue Methode entwickelt, mit der Acrylglas erstmals fast vollst\u00e4ndig rezykliert werden kann.<\/strong><\/li>\n\n\n\n<li><strong>Die Polymerketten werden in ihre Monomerbausteine zerlegt, die dann mit einfachen Destillationsverfahren gereinigt werden k\u00f6nnen.<\/strong><\/li>\n\n\n\n<li><strong>Der Mechanismus beruht auf einem chlorierten L\u00f6sungsmittel. Unter dem Einfluss von UV-Licht spaltet sich ein Chlorradikal aus dem L\u00f6sungsmittel ab und l\u00f6st den Abbau der Polymerkette aus.<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p><strong>Heutiges Kunststoffrecycling beschr\u00e4nkt sich weitgehend auf die Sammlung sortenreiner Getr\u00e4nkeflaschen aus PET oder Polyethylen. Der gesammelte Kunststoff hat eine identische chemische Zusammensetzung und \u00e4hnlich lange Polymermolek\u00fcle. Auch Zusatzstoffe, mit denen beispielsweise Farbe, Weichheit oder Lichtbest\u00e4ndigkeit optimiert werden, sind \u00e4hnlich. Der Kunststoff kann daher direkt eingeschmolzen und zu neuen Flaschen gegossen werden.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>So genannte Mischkunststoffe aus verschiedenen Kunststoffsorten und -qualit\u00e4ten werden dagegen meist nur zur W\u00e4rmegewinnung verbrannt, zum Beispiel in Zementwerken. Dadurch gehen wertvolle Rohstoffe verloren.<\/p>\n\n\n\n<p>Wissenschaftler:innen um Athina Anastasaki vom Labor f\u00fcr Polymermaterialien der ETH Z\u00fcrich haben jetzt einen Weg gefunden, Kunstoffe, in dem Fall Acrylglas (bekannt unter dem Markennamen Plexiglas), fast vollst\u00e4ndig in seine Monomerbausteine zu zerlegen. Diese lassen sich dann aus dem Gemisch mit Additiven durch Destillation leicht zu hochwertigen Ausgangsprodukten f\u00fcr die Synthese neuer Acrylglas-Polymere aufreinigen.<\/p>\n\n\n\n<p>Und das Potenzial ist gross: Mit einer weltweiten Jahresproduktion von rund 3,9 Millionen Tonnen wird Acrylglas (chemisch: PMMA, Polymethylmethacrylat) als widerstandsf\u00e4higes und leichtes Kunststoffglas in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, f\u00fcr Bildschirme und in der Bauindustrie immer h\u00e4ufiger verwendet.<\/p>\n\n\n\n<p>Das in der Fachzeitschrift&nbsp;<a href=\"https:\/\/www.science.org\/doi\/10.1126\/science.adr1637\"><em>Science<\/em><\/a>&nbsp;vorgestellte Verfahren der ETH-Forscher:innen ist ausgesprochen robust. Es funktioniert auch mit sehr langen Polymerketten, die aus 10\u2019000 Bausteinen bestehen. Auch Zusatzstoffe wie Copolymere, Weichmacher oder Farbstoffe und die meisten anderen Kunststoffe st\u00f6ren die Kettenspaltung kaum. Selbst bei verschiedenfarbigem Acrylglas aus dem Baumarkt liegt die Ausbeute zwischen 94 und 98 Prozent.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Erstaunlich einfaches Verfahren<\/h3>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p>\u00abUnser Verfahren ist denkbar einfach\u00bb, betont <strong>Anastasaki:<\/strong> \u00abWir brauchen nur ein chlorhaltiges L\u00f6sungsmittel, m\u00fcssen das gel\u00f6ste Recyclinggemisch m\u00e4\u00dfig auf 90 bis 150 Grad Celsius erw\u00e4rmen und k\u00f6nnen dann mit Hilfe von sichtbarem oder UV-Licht die Abbaureaktion gezielt starten.\u00bb<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Dass das so einfach funktioniert, hat die ETH-Professorin verbl\u00fcfft. Wie viele andere wichtige Kunststoffe wie Polyethylen oder Polypropylen bestehen auch Acrylglas-Polymere aus einer Polymerkette, die ausschliesslich aus Kohlenstoffatomen aufgebaut ist und von der je nach Kunststofftyp verschiedene Seitengruppen abzweigen. Solche einheitlichen Kohlenstoffketten stellten bisher eine un\u00fcberwindbare chemische H\u00fcrde f\u00fcr die gezielte Aufspaltung in Monomere dar, da sie keine definierten Angriffspunkte f\u00fcr Spaltungsreaktionen bieten.<\/p>\n\n\n\n<p>Die einzige Methode, mit der die homogenen Kohlenstoffketten in der industriellen Praxis vollst\u00e4ndig gespalten werden k\u00f6nnen, ist die so genannte Pyrolyse. Dabei werden die Kohlenstoffketten bei etwa 400 Grad Celsius thermisch gespalten. Diese Reaktionen sind jedoch unspezifisch und es entsteht ein Gemisch aus vielen verschiedenen Spaltprodukten. Der hohe Energieaufwand und die aufwendige Separierung des Gemisches schr\u00e4nken die Wirtschaftlichkeit der Pyrolyse stark ein.<\/p>\n\n\n\n<p>Seit einigen Jahren experimentieren verschiedene Forschungsgruppen mit modifizierten Polymeren. Dabei werden an den Enden der Polymerketten leicht abspaltbare Molek\u00fclgruppen eingef\u00fchrt, die dann einen Abbau der Kette vom Ende her ausl\u00f6sen. Auf diese Weise erreichen die Forschenden zwar Ausbeuten von bis zu \u00fcber 90 Prozent.<\/p>\n\n\n\n<p>Allerdings haben diese Designerpolymere mehrere entscheidende Nachteile: Sie m\u00fcssen erst in die etablierte Kunststoffproduktion integriert werden. Zudem schr\u00e4nken ihre reaktiven Endgruppen die thermische Stabilit\u00e4t der Polymere und damit ihre Einsatzm\u00f6glichkeiten deutlich ein. Hinzu kommt, dass viele der \u00fcblichen Kunststoffadditive die Ausbeute der Reaktionen verringern und selbst bei l\u00e4ngeren Polymerketten, wie sie in kommerziellen Kunststoffen h\u00e4ufig vorkommen, der Abbau nur zu einem geringen Teil funktioniert.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Das L\u00f6sungsmittel bestimmt die Reaktion<\/h3>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p>Bei der Entdeckung der neuen Methode half, wie so oft in der Chemie, der Zufall, wie <strong>Anastasaki<\/strong> erkl\u00e4rt: \u00abWir waren eigentlich auf der Suche nach spezifischen Katalysatoren, die die Aufspaltung in die Monomere gezielt f\u00f6rdern. Doch in einem Kontrollexperiment stellten wir zu unserer \u00dcberraschung fest, dass der Katalysator gar nicht n\u00f6tig war.\u00bb <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>Das chlorierte L\u00f6sungsmittel, in dem die zerkleinerte Acrylglasprobe gel\u00f6st war, reichte aus, um das Polymer mit Hilfe von UV-Licht fast vollst\u00e4ndig zu spalten.<\/p>\n\n\n\n<p>Als die Forschenden die Spaltungsreaktion genauer untersuchten, stiessen sie auf einen \u00fcberraschenden Mechanismus. Das chemisch aktive Teilchen der Reaktion ist ein Chlorradikal. Es wird aus dem chlorierten L\u00f6sungsmittel abgespalten, wenn es durch UV-Licht angeregt wird. Unerwartet war, dass das langwelliges Licht die Bindung des Chlors an das L\u00f6sungsmittelmolek\u00fcl aufbrechen kann. Dies geschieht durch ein beinahe esoterisch anmutendes photochemisches Ph\u00e4nomen, bei dem ein sehr geringer Anteil der L\u00f6sungsmittelmolek\u00fcle UV-Licht mit hoher Wellenl\u00e4nge absorbiert.<\/p>\n\n\n\n<p>Um den Mechanismus der Spaltung aufzukl\u00e4ren, konnte Anastasaki auf die Hilfe von Spezialisten aus anderen ETH-Forschungsgruppen z\u00e4hlen. Tae-Lim Choi vom Laboratorium f\u00fcr Polymerchemie berechnete die theoretischen Elektronenzust\u00e4nde der beteiligten Molek\u00fcle, und Gunnar Jeschke vom Institut f\u00fcr Molekulare Physik f\u00fchrte Elektronenspinresonanz-Messungen durch, mit denen die theoretischen Vorhersagen experimentell \u00fcberpr\u00fcft wurden.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Das Chlor muss weg<\/h3>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\">\n<p>In Zukunft will <strong>die ETH-Forscherin<\/strong> bei ihrem Recyclingverfahren allerdings auf das chlorierte L\u00f6sungsmittel verzichten: \u00abChlorierte chemische Verbindungen schaden der Umwelt. Unser n\u00e4chstes Ziel ist es deshalb, die Reaktionen so zu modifizieren, dass sie auch ohne das chlorierte L\u00f6sungsmittel funktionieren.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n<p>In welcher Form und in welchem Zeitrahmen die ETH-Methode in die Praxis umgesetzt wird, ist noch offen. Auf jeden Fall haben die Forschenden um Anastasaki die T\u00fcr zu neuartigen Recyclingmethoden aufgestossen, mit denen sich auch die bisher chemisch unzug\u00e4nglichen Kohlenstoffketten von Kunststoffen gezielt aufspalten lassen.<a><\/a><\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Literaturhinweis<\/h3>\n\n\n\n<p>Wang HS, Agrachev M, Kim H, Truong NP, Choi T-L, Jeschke G, Anastasaki A: Visible light\u2013triggered depolymerization of commercial polymethacrylates. <em>Science 387,874-880 (2025)<\/em>. DOI: <a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1126\/science.adr1637\">10.1126\/science.adr1637<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Heutiges Kunststoffrecycling beschr\u00e4nkt sich weitgehend auf die Sammlung sortenreiner Getr\u00e4nkeflaschen aus PET oder Polyethylen. Der gesammelte Kunststoff hat eine identische chemische Zusammensetzung und \u00e4hnlich lange Polymermolek\u00fcle. 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