Durchbruch in Recycling-Forschung

Von Katharina Moser, Frankfurt/Windhoek

Ab in die Tonne – das galt bisher im wortwörtlichen Sinne für einen der am meisten produzierten Kunststoffe der Welt. Polyvinylchlorid, kurz PVC, begegnet dem Konsumenten täglich, konnte bisher aber kaum recycelt werden. Forscher der University of Michigan, angeführt von Danielle Fagnani und Anne McNeil haben nun erforschen können, wie PVC chemisch wieder in verwendbares Material umgewandelt werden kann. Die Forschungsergebnisse sind im Journal Nature Chemistry veröffentlicht.

PVC ist fast unzerstörbar – und wird daher vor allem für Plastikprodukte verwendet, die besonders langlebig sind. Es findet sich in Verpackungen und Fußbodenbelägen, aber auch in der Bauwirtschaft, wo es in Fensterprofilen und Rohren verbaut wird. Auch Kabelummantelungen, Schallplatten, Spanndecken, Campingmöbel oder Kreditkarten bestehen aus PVC. Dabei leidet es weder unter Sonnenlicht, Süß- und Salzwasser, Öl oder Alkohol.

„PVC ist die Art von Kunststoff, mit der niemand etwas zu tun haben will, weil es eine Reihe von Problemen mit sich bringt“, schildert Fagnani im Wissenschaftsportal Chemie.de. „PVC enthält in der Regel eine Menge Weichmacher, die alles im Recyclingstrom verunreinigen und in der Regel sehr giftig sind. Außerdem setzt es bei etwas Hitze sehr schnell Salzsäure frei.“ Nach Angaben der Verbraucherzentrale dienen Weichmacher dazu, spröde und harte Kunststoffe wie PVC weich und elastisch zu machen, indem ihm bestimmte chemische Substanzen wie z.B. Phthalate, Citrate oder Apidinsäure beigemischt werden. „Einige Vertreter aus der Gruppe der Phthalat-Weichmacher wurden von der europäischen Chemikalienagentur (ECHA) bereits in die Liste der "besonders besorgniserregenden Stoffe (SVHC)" aufgenommen, weil sie schädigend auf das Hormonsystem wirken und die Fortpflanzungsfähigkeit gefährden können“, so die Verbraucherzentrale. 98 Prozent der Weichmacher werden in PVC eingesetzt – dabei sind sie gefährlich für die Gesundheit: Besonders Weichmacher aus der Gruppe der Phthalate schaden laut Verbraucherzentrale der Gesundheit ‒ Leber, Nieren und Hoden können angegriffen werden. Für einige Phthalate wie beispielsweise DEHP ‒ Di(2-ethylhexyl)phthalat ‒ sei eine hormonartige Wirkung nachgewiesen. „Sie können die Fähigkeit zur Fortpflanzung beeinträchtigen und das Kind im Mutterleib schädigen. Die Phthalat-Weichmacher sind nicht fest an den Kunststoff gebunden. Sie können in die Raumluft entweichen und durch Flüssigkeiten (zum Beispiel dem Speichel beim Aufblasen eines Wasserballs), insbesondere aber durch Fett gelöst und aufgenommen werden.“ Zuvor wurde PVC daher mechanisch recycelt, indem es zu minderwertigen Materialien eingeschmolzen und umgeformt wurde, um das Freitreten der Weichmacher und der Salzsäure zu verhindern.

Die Forscher aus Michigan wagten sich nun aber an elektrochemische Methoden, die keine Hitze erfordern. Sie bemerkten dabei in einer entscheidenden Beobachtung, dass der Weichmacher als Hilfsmittel zum Abbau von PVC in der elektrochemischen Reaktion verwendet werden kann, da es die Effizienz der neuen Methode verbessert. Chemie.de erklärt es folgendermaßen: Die Forscher bringen ein Elektron in das Polymer-System des PVC ein, wodurch aus der Verbindung ein negativ geladenes Chlorid-Ion entsteht. „Da die Forscher die Elektrochemie nutzen, können sie die Geschwindigkeit messen, mit der Elektronen in das System eingebracht werden - und damit steuern, wie schnell Salzsäure produziert wird. Die Säure kann dann von der Industrie als Reagenz für andere chemische Reaktionen verwendet werden.“

Die Produktion von Salzsäure kann somit reguliert werden, und die Weichmacher übernehmen nun eine wichtige Rolle innerhalb der Reaktion, indem sie als „Mediator“ der Redox-Reaktion fungieren und ihren Ertrag verbessern.

„Es ist ein Versagen der Menschheit, diese erstaunlichen Materialien geschaffen zu haben, die unser Leben in vielerlei Hinsicht verbessert haben, aber gleichzeitig so kurzsichtig zu sein, dass wir nicht darüber nachgedacht haben, was wir mit dem Abfall machen sollen", sagte McNeil laut Chemie.de. „In den Vereinigten Staaten haben wir immer noch eine Recyclingquote von 9 %, und das sind nur einige wenige Kunststoffarten. Und selbst bei den Kunststoffen, die wir recyceln, führt dies zu immer schlechteren Polymeren. Unsere Getränkeflaschen werden nie wieder zu Getränkeflaschen. Sie werden zu Textilien oder Parkbänken, die dann auf einer Mülldeponie landen.“ Dies könnte sich vielleicht mithilfe der neuen Methode nun ändern.