Nur ein Bruchteil des Materials, das zu neuem Kunststoff verarbeitet werden könnte, wird derzeit recycelt. Forscher von Chalmers haben nun gezeigt, wie die Kohlenstoffatome in Mischabfällen alle fossilen Rohstoffe bei der Herstellung von neuem Kunststoff ersetzen können. Die Recyclingmethode ist dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf nachempfunden und könnte die Klimabelastung durch Kunststoffe eliminieren oder sogar die Luft von Kohlendioxid reinigen.
„Es gibt genug Kohlenstoffatome im Abfall, um den Bedarf der gesamten globalen Kunststoffproduktion zu decken. Mithilfe dieser Atome können wir neue Kunststoffprodukte von der Versorgung mit fossilen Rohstoffen entkoppeln. Wenn der Prozess mit erneuerbarer Energie betrieben wird, erhalten wir auch Kunststoffprodukte mit einer um mehr als 95 Prozent geringeren Klimabelastung als die heute hergestellten, was effektiv negative Emissionen für das gesamte System bedeutet“, stellt Henrik Thunman, Professor für Energietechnologie an der Chalmers University of Technology in Göteborg, in Aussicht.
Thunman ist einer der Autoren einer im „Journal of Cleaner Production“ veröffentlichten Studie und davon überzeugt: „Um Kreisläufe zu erreichen, müssen wir die bereits in der Gesellschaft vorhandenen Ressourcen besser nutzen.“ Das Forschungsteam konzentriert sich auf eine wichtige Ressource, die heute oft in Rauch aufgeht: „Die Kohlenstoffatome in unserem Abfall, die derzeit verbrannt werden oder auf Deponien landen, anstatt recycelt zu werden.“ Möglich wird dies durch Technologien, die auf den in Kunststoff-, Papier- und Holzabfällen mit oder ohne Lebensmittelresten enthaltenen Kohlenstoff abzielen, um einen Rohstoff für die Herstellung von Kunststoffen mit der gleichen Vielfalt und Qualität zu schaffen, wie sie derzeit aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden.
„Der Schlüssel zu einem umfassenderen Recycling“
Aktuelle Kunststoffrecyclingmethoden können nicht mehr als 15 bis 20 Prozent des fossilen Rohstoffs ersetzen, der benötigt wird, um den gesellschaftlichen Bedarf an Kunststoff zu decken. Die von den Forschern vorgeschlagenen fortschrittlichen Methoden basieren auf thermochemischen Technologien und enthalten das Erhitzen des Abfalls auf 600 bis 800 Grad Celsius. Aus dem Abfall wird dann ein Gas, das nach Zugabe von Wasserstoff die Bausteine von Kunststoffen ersetzen kann. Mit dieser Recyclingmethode könnten neue Kunststoffprodukte von der Versorgung mit neuen fossilen Rohstoffen entkoppelt werden.
Die Forscher hinter der Studie entwickeln ein thermochemisches Recyclingverfahren, das ein Gas erzeugt, das dann als Rohstoff in denselben Fabriken verwendet werden kann, in denen derzeit Kunststoffprodukte aus fossilem Öl oder Gas hergestellt werden. Verschiedene Arten von Abfall wie alte Plastikprodukte und Pappbecher, mit oder ohne Lebensmittelreste, werden in die Reaktoren der Chalmers Power Central gegeben.
„Der Schlüssel zu einem umfassenderen Recycling liegt darin, Restmüll auf eine ganz neue Art und Weise zu betrachten: als Rohstoff voller nützlicher Kohlenstoffatome. Der Abfall erhält dann einen Wert, und Sie können wirtschaftliche Strukturen schaffen, um das Material weltweit zu sammeln und als Rohstoff zu verwenden“, sagt Henrik Thunman.
Das Prinzip des Verfahrens ist dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf nachempfunden. Pflanzen werden in Kohlendioxid zerlegt, wenn sie verwelken, und Kohlendioxid, das die Sonne als Energiequelle und Photosynthese nutzt, schafft dann neue Pflanzen. „Allerdings unterscheidet sich unsere Technologie von der Funktionsweise in der Natur dadurch, dass wir nicht den Umweg über die Atmosphäre gehen müssen, um den Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid im Kreislauf zu führen. Alle Kohlenstoffatome, die wir für unsere Kunststoffproduktion benötigen, sind in unseren Abfällen enthalten und können mit Wärme und Strom recycelt werden“, erläutert Thunman.
Die Berechnungen der Forscher zeigen, dass die Energie für solche Prozesse aus erneuerbaren Quellen wie Sonnen-, Wind- oder Wasserkraft oder durch die Verbrennung von Biomasse bezogen werden kann und energieeffizienter sein wird als die heute verwendeten Systeme. Es ist auch möglich, überschüssige Wärme aus Recyclingprozessen zu extrahieren, was in einem Kreislaufsystem die derzeit aus der Abfallverbrennung stammende Wärmeproduktion kompensieren und gleichzeitig die mit der Energierückgewinnung verbundenen Kohlendioxidemissionen eliminieren würde. Die Forschung wurde im Rahmen des Projekts „Futnerc“ und in Zusammenarbeit mit dem Kunststoffhersteller Borealis in Stenungsund, Schweden durchgeführt.
www.chalmers.se [1]
(Erschienen im EU-Recycling Magazin 08/2022, Seite 20, Foto: Mia Halleröd Palmgren)