Forschende der Rice University beschreiben in der Fachzeitschrift ACS Nano ein chemisches Verfahren, mit dem man zukünftig enorme Mengen an Kohlendioxid (CO₂) binden könnte. Mittels der neu entdeckten Technik lassen sich Kunststoffabfälle in ein wirksames CO₂-Sorptionsmittel für die Industrie verwandeln.

Ein Problem mit einem anderen Problem lösen

Es gibt eine weitere Möglichkeit, mit dem Berg an gebrauchtem Plastik umzugehen: Es soll überschüssiges Kohlendioxid aufnehmen. Was wie eine Win-Win-Situation für zwei drängende Umweltprobleme aussieht, beschreiben der Rice-Chemiker James Tour und seine Mitautoren, der Rice-Alumnus Wala Algozeeb, der Doktorand Paul Savas und der Postdoktorand Zhe Yuan in der Fachzeitschrift ACS Nano.

Durch Erhitzen von Kunststoffabfällen in Gegenwart von Kaliumacetat entstehen Partikel mit Poren im Nanometerbereich, die Kohlendioxidmoleküle einschließen. Diese Partikel können zur Entfernung von CO₂ aus Rauchgasströmen verwendet werden, so die Forscher. „Punktuelle CO₂-Emissionsquellen wie Kraftwerksschornsteine können mit diesem aus Kunststoffabfällen gewonnenen Material ausgestattet werden, um enorme Mengen an CO₂ zu entfernen, die normalerweise in die Atmosphäre gelangen würden“, so Tour. Dadurch sei es möglich, das Problem der Kunststoffabfälle, mit einem anderen Problem, nämlich CO₂-Emissionen, zu lösen.

Behandlung der Kunststoffe mit Kaliumacetat

Ein derzeitiges Verfahren zur Pyrolyse von Kunststoffen, das als chemisches Recycling bekannt ist, erzeugt Öle, Gase und Wachse, aber das Kohlenstoff-Nebenprodukt sei nahezu nutzlos. Bei der Pyrolyse von Kunststoff in Gegenwart von Kaliumacetat entstehen jedoch poröse Partikel, die bei Raumtemperatur bis zu 18 % ihres Eigengewichts an CO₂ aufnehmen können.

Während das übliche chemische Recycling für Polymerabfälle mit geringem gebundenem Kohlenstoffgehalt nicht funktioniert, um CO₂-Sorptionsmittel zu erzeugen, wie z. B. Polypropylen und Polyethylen hoher und niedriger Dichte, die Hauptbestandteile von Siedlungsabfällen, eignen sich diese Kunststoffe besonders gut für die CO₂-Bindung, wenn sie mit Kaliumacetat behandelt werden.

Kostengünstig und energieeffizient

Das Labor schätzt die Kosten für die Abscheidung von Kohlendioxid aus einer punktuellen Quelle wie Rauchgas nach der Verbrennung auf 21 Dollar pro Tonne, was weitaus günstiger ist als das energieintensive Verfahren auf Aminbasis, das üblicherweise zur Abscheidung von Kohlendioxid aus Erdgas eingesetzt wird und 80 bis 160 Dollar pro Tonne kostet.

Wie aminbasierte Materialien kann auch das Sorptionsmittel aus Kohlendioxid zu etwa 90% regeneriert und damit wiederverwendet werden, indem man es erhitzt. Da es bei 75 Grad Celsius zyklisch arbeitet, reichen Polyvinylchloridbehälter aus, um die teuren Metallbehälter zu ersetzen, die normalerweise benötigt werden. Die Forscher stellten fest, dass das Sorptionsmittel voraussichtlich eine längere Lebensdauer als flüssige Amine hat und die Ausfallzeiten aufgrund von Korrosion und Schlammbildung verringert.

Die Forschungsarbeit im Original finden Sie hier.