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05.07.2016

Pyrolyse bei niedrigen Temperaturen

Neues Verfahren ermöglicht sanfte Spaltung von PE-Molekülen

Durch „milde“ Pyrolyse können Altprodukte aus PE gezielt in kurzkettige Alkane umgewandelt werden (© UCA/Thinkstock)

Beim Recycling von Altkunststoffen ist die Pyrolyse, also die Zersetzung der Polymerketten unter Sauerstoffausschluss, eine Alternative zum werkstofflichen Recycling. Allerdings ist die pyrolitsche Behandlung von PE bisher schwierig, weil sich während des Prozesses neben komplexen Kohlenwasserstoffen auch Gase, Öl, Wachse und Teer bilden. Aufgrund der chemischen Beständigkeit von PE sind darüber hinaus relativ hohe Temperaturen von über 400 °C nötig, um die Molekülketten zu spalten.

In einem Artikel in der Zeitschrift „Science Advanced“ wurde nun ein neuartiges Verfahren beschrieben, bei dem es auch unter „milden“ Bedingungen gelingt, PE-Ketten zu spalten. Durch den Einsatz eines speziellen Katalysatorsystems kann bei Temperaturen im Bereich von 175°C eine relativ hohe Ausbeute an Ölen und Wachsen erreicht werden. Den Angaben zufolge war es bisher nicht möglich, PE-Ketten bei so niedrigen Temperaturen kontrolliert zu spalten.

Das im Rahmen der Forschungsarbeiten entwickelte Verfahren ist eine Abwandlung der aus der Petrochemie bekannten Alkenmetathese. Dabei wird das PE mit Petrolether, einem Alkangemisch vermengt. Ein Doppel-Katalysatorsystem bewirkt in beiden Komponenten eine Wasserstoffabspaltung, bei der ungesättigte Kohlenwasserstoffe entstehen. Die Doppelbindungen in den PE-Ketten reagieren mit den Doppelbindungen in den Alkanen, so dass sich die Kettenlänge des PE reduziert. Der Prozess verläuft in mehreren Zyklen, bis das langkettige PE schließlich in kurzkettige Alkane umgewandelt ist. Ein großer Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass sich aus den PE-Fragmenten und dem Petrolether eine niedrigviskose Lösung bildet. Auf diese Weise wird der Material- und Wärmetransport während des Prozesses erleichtert.

Neben Versuchen mit PE-Neuware wurde auch getestet, ob sich das Verfahren für gebrauchte PE-Produkte wie Verpackungsfolien, Behälter oder Tragetüten aus PE anwenden lässt. Dabei konnte gezeigt werden, dass die im Material enthaltenen Stabilisatoren wie Zinkstearat und Polyphenol das verwendete Katalysatorsystem nicht beeinträchtigen. Die Untersuchungen ergaben außerdem, dass das Verfahren für Produkte aus PE-HD, PE-LD und PE-LLD geeignet ist. (hs)

zusätzliche Links

Chemists find new way to recycle plastic waste into fuel , Pressemitteilung der University of California, Juni 2016

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