Wissenschaftler entdecken, dass ein in Waschmitteln verwendetes Enzym Einwegkunststoffe recyceln kann
Neue Methode des chemischen Recyclings ermöglicht den vollständigen Abbau von Kunststoffen innerhalb von 24 Stunden
Wissenschaftler des King's College London haben eine innovative Lösung für das Recycling von Einweg-Biokunststoffen entwickelt, die häufig in Einwegartikeln wie Kaffeebechern und Lebensmittelbehältern verwendet werden.
Wissenschaftler von King's entdecken, dass ein in Waschmitteln verwendetes Enzym Einwegplastik recyceln kann
King´s College London
Die neuartige Methode des chemischen Recyclings, die in Cell Reports Physical Sciences veröffentlicht wurde, nutzt Enzyme, die typischerweise in biologischen Waschmitteln vorkommen, um deponierte Biokunststoffe zu "depolymerisieren" - oder abzubauen. Das Verfahren wandelt die Gegenstände innerhalb von nur 24 Stunden in lösliche Fragmente um und erreicht so den vollständigen Abbau des Biokunststoffs Polymilchsäure (PLA). Das Verfahren ist 84-mal schneller als der 12 Wochen dauernde industrielle Kompostierungsprozess, der für das Recycling von Biokunststoffen verwendet wird.
Diese Entdeckung bietet eine weit verbreitete Recyclinglösung für Einweg-PLA-Kunststoffe, da das Chemikerteam am King's herausgefunden hat, dass die Biokunststoffe in weiteren 24 Stunden bei einer Temperatur von 90 °C in ihre chemischen Bausteine zerfallen. Einmal in Monomere - einzelne Moleküle - umgewandelt, können die Materialien in ebenso hochwertigen Kunststoff für die mehrfache Wiederverwendung umgewandelt werden.
Das Problem mit "grünen" Kunststoffen
Die derzeitigen Produktionsraten von Kunststoffen übersteigen unsere Fähigkeit, ihn nachhaltig zu entsorgen. Laut Environmental Action wird geschätzt, dass allein im Jahr 2023 weltweit mehr als 68 Millionen Tonnen Kunststoff in der Natur landen werden. Grund dafür ist das Ungleichgewicht zwischen den riesigen Mengen an produziertem Kunststoff und unserer derzeitigen Fähigkeit, Kunststoff am Ende seiner Lebensdauer zu verwalten und zu recyceln. Ein kürzlich veröffentlichter OECD-Bericht prognostiziert, dass sich die Menge der weltweit produzierten Kunststoffabfälle bis 2060 fast verdreifachen wird, wobei etwa die Hälfte auf Deponien landet und weniger als ein Fünftel recycelt wird.
"Wenn wir die Biologie nutzen können, um mit Hilfe der Chemie nachhaltige Lösungen zu finden, können wir anfangen, Abfall als Ressource zu betrachten, so dass wir von Öl und anderen nicht erneuerbaren Quellen wegkommen, um die Materialien herzustellen, die wir für das moderne Leben brauchen. Dr. Alex Brogan, Dozent für Chemie.
Während Biokunststoffe - die aus biologischen Quellen wie Maisstärke, Maniok oder Zuckerrohr gewonnen werden - von den Verbrauchern als nachhaltigere Alternative angesehen werden, sind die derzeitigen Methoden zur Herstellung von Biokunststoffen kostspielig und konkurrieren mit der auf Nahrungsmitteln basierenden Landwirtschaft um die Nutzung von Land. Mechanische Recyclingmethoden sind ineffizient, erzeugen CO2 und sind nicht in der Lage, hochwertige wiederverwendbare Materialien zu produzieren. Diese grünen" Kunststoffe landen meist schon nach einmaligem Gebrauch auf der Mülldeponie, was viele Einzelhändler dazu veranlasst, wieder auf Öl und fossile Materialien zurückzugreifen.
Die Geschwindigkeit, mit der die Biokunststoffe mit dieser neuen Methode abgebaut werden, könnte die Kunststoffproduktion revolutionieren und ein effizientes, skalierbares und nachhaltiges Konzept für das Recycling von Einweg-Biokunststoffen bieten. Die Forschung ist ein bedeutender Durchbruch bei der Recyclingfähigkeit von Einweg-Biokunststoffen und eröffnet die Möglichkeit einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft, die die Produktion von Kunststoffen auf fossiler Basis einstellt und die riesigen Mengen an Kunststoffabfällen, die auf Deponien und in der Natur landen, bekämpft.
Dr. Alex Brogan, Dozent für Chemie am King's College London, sagte: "Die Inspiration für dieses Projekt kam von einem Problem mit Biokunststoffen, die in medizinischen und chirurgischen Produkten verwendet werden und sich im Körper abbauen. Wir haben dieses Problem umgedreht und auf die Frage des Recyclings von Einweg-Biokunststoffen, die wir im Alltag verwenden, angewandt, indem wir ein in biologischen Waschmitteln vorkommendes Enzym verwendeten.
"Wenn wir die Biologie nutzen können, um mit Hilfe der Chemie nachhaltige Lösungen zu finden, können wir anfangen, Abfall als Ressource zu betrachten, so dass wir uns von Öl und anderen nicht erneuerbaren Quellen lösen können, um die Materialien herzustellen, die wir für das moderne Leben brauchen.
Die Wissenschaftler weiten ihre Forschung nun auf die Verbesserung des Recyclings anderer häufig verwendeter und in Massenproduktion hergestellter Kunststoffe aus, z. B. solcher, die in Einweg-Wasserflaschen, Folien- und Plastikverpackungen sowie in Kleidung verwendet werden.
"Unsere Forschung ist der erste Schritt zur Entwicklung neuer Technologien in der Abfallwirtschaft für das Recycling von Biokunststoffen, die von gleicher Qualität sind wie das Neuprodukt." Susana Meza Huaman, promovierte Wissenschaftlerin des Projekts.
Susana Meza Huaman, Doktorandin des Projekts am King's College London, sagte: "Unsere Forschungsarbeit ist der erste Schritt zur Entwicklung neuer Technologien in der Abfallwirtschaft für das Recycling von Biokunststoffen, die von gleicher Qualität wie das Neuprodukt sind. Bislang war dies eine große Herausforderung beim Kunststoffrecycling, da Biokunststoffe zwar aus biologischen Materialien bestehen, aber nicht alle kompostierbar sind und die meisten derzeitigen Recyclingverfahren ineffizient sind.
"Unser chemischer Ansatz beschleunigt den Abbau von Biokunststoffen erheblich, so dass sie recycelt und wiederverwendet werden können."
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