Neue Molekülquelle Jetzt gelingt das Recycling von Polystyrol

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Polystyrolabfälle (PS) waren bisher nur schwer recycelbar, doch ließen sich wertvolle chemische Bausteine zurückgewinnen, sagt die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh). Jetzt wendet sich das Blatt.

Polystyrol ist der Grundstoff für Einweggeschirr und Isolationsschäume (Styropor). Der Kunststoff gehört damit zu den am meisten verwendeten Polymeren. Es gab bisher nur ein Problem: Er konnte kaum recycelt werden, wie die Forscher der Gesellschaft Deutscher Chemiker sagen. Ein amerikanisches Forschungsteam stellt nun in der Zeitschrift Angewandte Chemie einen thermochemischen Recyclingansatz vor, durch den aus Polystyrol in nur zwei Prozessschritten hochwertige Grundchemikalien hergestellt werden können, wie es weiter heißt. Vor allem Verpackungen und Dämmstoffe könnten so in eine echte chemische Kreislaufwirtschaft eingebunden werden.

Preiswerte Möglichkeit fürs PS-Recycling

Mit der neuen sogenannten „Degradation Upcycling“-Technik (kurz: „Deg Up“) könne aus Polystyrolabfällen ein breites Spektrum hochwertiger aromatischer Chemikalien hergestellt werden, erläutern die Autoren und Forscher von der Virginia Tech in Blacksburg (USA). Das funktioniere über zwei Stufen. Zuerst wird Polystyrol zu Benzol abgebaut, das in einem zweiten Reaktionsschritt im gleichen Reaktor chemisch verändert wird. Dabei entstehen Benzolderivate, die wichtige Grundstoffe für die Kosmetik- und Pharmaindustrie darstellen.

Um Polystyrol in seine Komponenten abzubauen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die aber zumeist teure Katalysatoren erfordern oder sehr energieintensiv sind. Liu und sein Team entwickelten nun das thermochemische Verfahren, das mit preiswertem Aluminiumchlorid als Katalysator funktioniert und bei moderaten 80 °C abläuft. Ein weiterer Vorteil sei die „intelligente“ Nutzung des Lösungsmittels Benzol. Denn dabei werde nur das aus dem Polymer abgebaute Benzol in das gewünschte chemische Produkt umgewandelt. „Nicht verwendetes Lösungsmittel wird in die Verarbeitung von mehr Polymerrohstoff recycelt“, so Liu.

Das kann man aus Polystyrolabfällen jetzt gewinnen:

Als Beweis für die Machbarkeit der Strategie löste das Team Polystyrolabfälle wie Verpackungsschaum oder Einweggeschirr in Benzol auf und erwärmte die Mischung in einem Reaktor unter Luftausschluss mit Aluminiumchlorid als einzigem Reagenz. Das flüssige Produkt – eben hauptsächlich Benzol – konnte, wie es heißt, dabei in hoher Ausbeute und Selektivität direkt zu höherwertigen Chemikalien umgesetzt werden. Durch Zugabe von Acetylchlorid erhielt das Team zum Beispiel Acetophenon, das eine wichtige Grundchemikalie für die Kosmetik- und Pharmaindustrie ist. Mit dem ähnlichen Reagenz Oxalylchlorid entstand Benzophenon, ein Bestandteil von Sonnenschutzmitteln und wichtiges Kunststoffadditiv, wie die US-Forscher anmerken. Schwefelhaltige aromatische Produkte – zum Teil Hochleistungs-Lösungsmittel für die Kunststoffindustrie – ließen sich ebenfalls mit einer hoher Selektivität aus den Polystyrolabfällen gewinnen.

Das neue Verfahren zum Upcyling von Polystyrol ziele darauf ab, großvolumige Polystyrolabfälle zu hochwertigen Chemikalien zu recyclen und anderen Prozessen zur Verfügung zu stellen. Besonders Schäume und Dämmstoffe eigneten sich aber bisher kaum für ein profitables mechanisches Recycling durch Sortierung, Zerschreddern und Transport zur Erzeugung neuer Bauteile. Der hier vorgestellte „Deg Up“-Prozess sei hingegen sicher, toleriere Kontaminationen und eigne sich als Plattform auch für das chemische Upcycling von großen Mengen an Polystyrolabfällen.

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