Plastikabfall beflügelt
Dr. Hanwu Lei und sein Wissenschaftsteam. Quelle: Washington State University
Eine Gruppe von Wissenschaftlern hat einen Weg entdeckt, wie sich aus Plastikabfall auf direkte Weise Flugzeugtreibstoff herstellen lässt. Wie die Wissenschaftler im Fachmagazin Applied Energy berichten, haben sie Plastikabfall bei hohen Temperaturen in Gegenwart von Aktivkohle bzw. einem behandelten Kohlenstoff mit sehr großer Oberfläche, geschmolzen und daraus Flugzeugtreibstoff hergestellt.
"Die Handhabung von Plastikabfall ist weltweit eine große Herausforderung," sagt Dr. Hanwu Lei, Privatdozent im Facbhereich Biological System Engineering der Wahington State University. "Die Umsetzung in Flugzeugtreibstoff ist ein guter und relative einfacher Weg, Kunststoffrückstände zu recyceln."
Und so funktioniert es
Lei und Kollegen mischten Polyethylen niedriger Dichte und mit eine Vielzahl von Kunststoffabfällen wie Wasserflaschen, Milchflaschen und Plastiktüten und zermahlen das Material zu einem Granulat mit einer Partikelgröße von etwa drei Millimetern.
Das Kunststoffgranulat wurde dann in einem Röhrenreaktor bei einer hohen Temperatur im Bereich von 430 ° C (806 °F) bis 571 ° C (1060 °F) auf Aktivkohle gelegt. Der verwendete Kohlenstoff hat de Funktion eines Katalysators: Er diente dazu, eine chemische Reaktion in Gang zu setzen beziehungsweise in eine gewünschte Richtung zu beschleunigen, ohne selbst chemisch verbraucht zu werden. Wie Lei sagt, sei es schwierig, die Bildungen der vernetzten Polymere aufzubrechen, was aber geschehen muss, um an den Wasserstoff (H) zu gelangen, eine Schlüsselkomponenten für das Flugzeugbenzin, der reichlich in der Kunststoffmatrix vorhanden ist.
Sobald der Kohlenstoffkatalysator seine Arbeit erledigt hat, kann er abgetrennt und für die nächste Charge der Abfallkunststoffumwandlung wiederverwendet werden. Der Katalysator lässt sich auch nach Verlust seiner Aktivität regenerieren. Nachdem Lei und Kollegen verschiedene Katalysatortypen bei unterschiedlichen Temperaturen ausgetestet hatten, fanden sie eine Variante, der mit einem Gemisch bestehend aus 85 Prozent Düsentreibstoff und 15 Prozent Dieselkraftstoff das beste Resultat lieferte.
Belastung der Umwelt
Laut der Environmental Protection Agency, der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde, wurden im 2015 in den USA rund 26 Millionen Tonnen Kunststoff deponiert. Es ist mit einem weiteren Anwachsen der Mengen zu rechnen, da China den Import ausländischer Kunststoffrückstände gestoppt hat. Neben den deponierten Mengen sei davon auszugehen, dass wie Wissenschaftler sagen, dass jedes Jahr weltweit mindestens 4,8 Millionen Tonnen Kunststoff in den Ozean gelangen.
Lei gibt sich zuversichtlich. Wie er meint, ließe sich mit dem Verfahren nicht nur die Menge an Kunststoffabfall reduzieren, sondern es würde auch nur sehr wenig von dem, was an Kunststoff produziert wird, verschwendet: "Wir können fast 100 Prozent der Energie aus dem von uns getesteten Kunststoff zurückgewinnen", ist der Wissenschaftler überzeugt. "Der Kraftstoff ist von sehr guter Qualität, und die erzeugten Nebenproduktgase sind von hoher Qualität und auch nützlich." Laut Lei sei ihre Methode für diesen Prozess leicht skalierbar. Sie ließe sich in großen indutriellen oder landwirtschaftlichen Betrieben anwenden, um Plastikmüll in Diesel umzuverwandeln. "Sie müssen das resultierende Produkt trennen, um Düsentreibstoff zu erhalten", sagte Lei. "Wenn Sie es nicht trennen, dann ist es eben alles Dieselkraftstoff." (GD)
Referenz
Yayun Zhang, Dengle Duan, Hanwu Lei, Elmar Villota und Roger Ruan, Jet fuel production from waste plastics via catalytic pyrolysis with activated carbons, Applied Energy 251 (2019) 113337, http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113337