- Forscher haben Plastikabfälle in wasseranziehende Polymernetzwerke umgewandelt.
- Diese Methode kann verschiedene Plastikmaterialien in Wasserfangmaterialien umwandeln.
- Experimente zeigen, dass diese Schwämme in trockenen Umgebungen effektiv Wasser aufnehmen können.
- Die Forschung hebt das Potenzial und die Herausforderungen der Wiederverwendung von Plastikabfällen hervor.
Materialchemiker der Universität Wien haben eine Methode entdeckt, die es ermöglicht, Plastikabfälle ein zweites Leben zu geben. Sie haben erfolgreich verschiedene Arten von Plastikabfällen in wasseranziehende Polymernetzwerke umgewandelt, die selbst in trockenen Klimazonen Wasser aufnehmen und bei moderater Erwärmung (zum Beispiel durch Sonnenlicht) wieder abgeben können. Diese neue Forschung bietet einen Weg, wie Plastikabfälle als Adsorbentien zur Sammlung von atmosphärischem Wasser genutzt werden können. Weggeworfene Plastikverpackungen können in nützliche Produkte umgewandelt werden.
Durch diese Methode können weggeworfene Plastikverpackungen, alte CDs und sogar LEGO-Steine in Materialien umgewandelt werden, die in der Lage sind, große Mengen Wasser aus der Luft zu sammeln. Bestimmte Kunststoffe bestehen aus aromatischen Polymeren, deren molekulare Struktur Ringe aus sechs Kohlenstoffatomen enthält, die als geeignete Stellen für die Verknüpfung der Polymerketten dienen und ein poröses Netzwerk mit kleinen inneren Räumen bilden. Laut einer Pressemitteilung werden diese anschließend mit Schwefelsäure behandelt und mit wasseranziehenden Sulfonsäuregruppen versehen, die selbst in relativ trockener Luft Wasser aufnehmen können.
Umwandlungsmethode für Plastikmaterialien
Die Forscher haben erfolgreich aus verschiedenen Styroporverpackungen, alten CDs aus Polycarbonat und LEGO-Steinen aus Styrol-Butadien-Acrylonitril diese hydrophilen molekularen Schwämme hergestellt. Sie haben auch eine ausgewählte Mischung aus Plastikabfällen erfolgreich verarbeitet, was die Vielfalt dieser Rohstoffe zeigt. Diese Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Chem Circularity veröffentlicht und bieten einen Weg, von verschiedenen aromatischen Plastikabfällen zu funktionalen Materialien überzugehen, die Wasser aus der Atmosphäre sammeln können.
Die Fähigkeit, Mischungen zu verarbeiten, zeigt, dass die Anforderungen an die Sortierung in kompatiblen Abfallströmen reduziert werden können. Die Umwandlung außerhalb des Labors muss Variablen wie Rohmaterialien, Rückgewinnung von Lösungsmitteln und Reagenzien, Produktionskosten und Umweltauswirkungen bewerten sowie die Integration von Anlagen und die langfristige Haltbarkeit berücksichtigen. Die Lösung dieser Probleme wird bestimmen, in welchem Umfang diese Plastikabfälle einen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft und zur Wasserversorgung leisten können.
Leistung und Anwendung der Schwämme
Das Team von Schwämmen aus allgemeinem Styropor hat enthüllt, dass diese Schwämme in der Lage sind, aus feuchter Luft fast 60 % ihres eigenen Gewichts an Wasser aufzunehmen, selbst unter trockenen, wüstenähnlichen Bedingungen können sie bis zu 20 % erreichen. Anschließend kann Wasser durch eine leichte Wärmequelle (wie Sonnenlicht) freigesetzt werden, wobei der Großteil des Adsorptions-/Desorptionsprozesses innerhalb einer Stunde abgeschlossen ist. Diese Schwämme können den Recyclingprozess gut überstehen, was bedeutet, dass sie wiederholt zur Wassererzeugung verwendet werden können.
Das Team betont, dass die neuesten Forschungen eine Methode etabliert haben, um verschiedene aromatische Plastikabfälle in effektive Materialien zur Wassererzeugung aus der Luft umzuwandeln, einschließlich gemischter Plastikrohstoffe. Weitere Untersuchungen zur langfristigen Leistung der Schwämme und den gesamten Ressourcenbedarf sind noch im Gange. Die Forscher erklären: „Wir haben aromatische Plastikabfälle aus Verpackungen, kompakten CDs und LEGO-Steinen verwendet, um diese Methode zu demonstrieren. Hypervernetzung und Sulfonierung verwandeln diese Ausgangsmaterialien in wasserfangende Polymernetzwerke, sodass bestehende Polymermaterialien ein zweites Leben erhalten, ohne sie zunächst in Monomere zerlegen zu müssen.“
Potenzial und Herausforderungen der Wiederverwendung von Plastikabfällen
Diese Forschung zeigt das Potenzial, Plastikabfälle in funktionale Materialien umzuwandeln, insbesondere im Bereich des Wassermanagements. Angesichts des globalen Fokus auf Umweltverträglichkeit bietet diese innovative Methode nicht nur die Möglichkeit, Plastikabfälle zu reduzieren, sondern auch effektive Lösungen zur Wassersammlung bereitzustellen. Dennoch müssen die Umwandlungsprozesse außerhalb des Labors zahlreiche Herausforderungen bewältigen, darunter Produktionskosten, Umweltauswirkungen und die Integration von Anlagen. Diese Faktoren werden die praktische Anwendung und den Umfang dieser Technologie in der Kreislaufwirtschaft beeinflussen.