Kunststoffen behoren tot de meest gebruikte materialen, en het zijn essentiële componenten van alle moderne technologieën. Tot dusver, het is slechts in beperkte mate mogelijk geweest om deze waardevolle materialen te recyclen. Om nieuwe oplossingen aan te bieden, scheikundigen van de groep van professor Stefan Mecking aan de Universiteit van Konstanz ontwikkelden een duurzamere methode voor het chemisch recyclen van polyethyleenachtige kunststoffen. De onderzoekers gebruiken 'breekpunten' op moleculair niveau om het plastic weer uit elkaar te halen tot zijn moleculaire componenten.

De nieuwe methode werkt zonder extreem hoge temperaturen, is daarom energiezuiniger en heeft een aanzienlijk hogere terugwinningsgraad (ca. 96 procent van het uitgangsmateriaal) dan gevestigde processen. Deze bevindingen worden op 17 februari 2021 gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur .

Mechanische recycling versus chemische recycling

"Het directe hergebruik van kunststoffen wordt vaak belemmerd door het feit dat, in praktijk, mechanische recycling functioneert slechts in beperkte mate - omdat de kunststoffen verontreinigd zijn en vermengd met additieven, die de eigenschappen van de gerecyclede materialen aantast, ' legt Stefan Mecking uit.

'Chemische recycling' is een alternatief:Via een chemisch proces, gebruikt plastic wordt afgebroken tot zijn moleculaire bouwstenen, die vervolgens kan worden omgezet in nieuw plastic.

Beperkingen van chemische recycling van polyethyleen

Met name in het geval van polyethyleen, de meest gebruikte kunststof, is chemische recycling moeilijk. Op moleculair niveau, kunststoffen zijn opgebouwd uit lange moleculaire ketens. "Polymeerketens van polyethyleen zijn zeer stabiel en niet gemakkelijk terug te draaien in kleine moleculen, "Stefan Mecking legt uit. Temperaturen van meer dan 600° Celsius zijn vereist, waardoor de procedure energieverslindend is. Tegelijkertijd, het herstelpercentage is beperkt (in sommige gevallen tot minder dan tien procent van het uitgangsmateriaal).

Hoe chemische recycling van polyethyleen duurzamer kan worden

Stefan Mecking en zijn team rapporteren over een methode die een meer energie-efficiënte chemische recycling van polyethyleenachtige kunststoffen mogelijk maakt, gekoppeld aan een zeer hoge terugwinningsgraad van ongeveer 96 procent van de uitgangsmaterialen. Om dit te doen, de chemici gebruikten "breekpunten" op moleculair niveau, waardoor de keten kon worden gedeconstrueerd tot kleinere moleculaire bouwstenen. "De sleutel voor onze methode zijn polymeren met een lage dichtheid van vooraf bepaalde breekpunten in de polyethyleenketen, zodat de kristallijne structuur en materiaaleigenschappen niet worden aangetast, "Stefan Mecking legt uit, toevoegen, "Dit type materiaal is ook zeer geschikt voor 3D-printen."

Het onderzoeksteam van Mecking demonstreerde deze chemische recycling op polyethyleenachtige kunststoffen op basis van plantaardige olie. De recyclingfase vereist temperaturen van slechts ongeveer 120 graden. Verder, de chemici hebben deze recyclingmethode ook toegepast op gemengde kunststoffen zoals die in afvalstromen voorkomen. De eigenschappen van de gerecyclede materialen zijn vergelijkbaar met die van het uitgangsmateriaal. "Recyclebaarheid is een belangrijk aspect voor toekomstige technologieën op basis van kunststoffen. Dergelijke waardevolle materialen zo efficiënt mogelijk hergebruiken is logisch. Met ons onderzoek willen we bijdragen aan het duurzamer en effectiever maken van chemische recycling van kunststoffen, ’ concludeert Mecking.