Flugzeug-Treibstoff aus Plastikmüll

PET-Flasche wird zu Flugbenzin: Forscher haben einen Weg gefunden, aus PET-Flaschen und anderem Plastikmüll Flugbenzin und Dieselkraftstoff zu erzeugen. Dafür wird der Kunststoff zermahlen und dann mit Aktivkohle als Katalysator erhitzt und geschmolzen. Dabei zersetzen sich die Polymerketten des Plastiks und es entsteht eine Kohlenwasserstoff-Mischung, wie sie für Flugbenzin typisch ist.

Nahezu alle Flugzeuge nutzen heute Kerosin – einen auf Erdöl und damit fossilen Brennstoffen beruhenden Kraftstoff. Entsprechend schlecht sieht die CO2-Bilanz des Flugbenzins aus. Um das Fliegen klimafreundlicher zu machen, suchen Wissenschaftler daher nach alternativen Antrieben, aber auch nach Möglichkeiten, Kerosin aus biologischen Rohstoffen wie Pflanzenresten oder aus Abfällen zu produzieren.

Aktivkohle als „Kettenbrecher“

Eine weitere Alternative stellen nun Yayun Zhang von der Washington State University und seine Kollegen vor. Sie haben eine Methode entwickelt, mit der Plastikabfall chemisch zu Diesel und Flugbenzin umgewandelt werden kann. Kern des Verfahrens ist das Erhitzen von Polyethylen und anderem Kunststoff in Gegenwart von Aktivkohle. Diese fungiert als Katalysator, der das Zersetzen der Plastikpolymere zu verschiedenen kleineren Kohlenwasserstoffen fördert.

„Plastik ist sehr schwer aufzubrechen“, erklärt Zhangs Kollege Hanwu Lei. „Man muss deshalb einen Katalysator zusetzen, der hilft, die chemischen Bindungen im Kunststoff zu spalten.“ Im Experiment zerkleinerten die Forscher zunächst PET-Flaschen, Plastiktüten und andere Plastikabfälle auf Reiskorngröße und gaben dieses Granulat auf eine Aktivkohleschicht. Dann erhitzten sie das Ganze unter Sauerstoffausschluss auf 430 bis 580 Grad.

Kerosin und Diesel als Endprodukte

Diese Hitzebehandlung zersetzte die Kunststoffe in eine Mischung aus Kohlenwasserstoffen und verschiedenen Gasen, darunter Wasserstoff. „Unter optimalen Bedingungen bestehen 100 Prozent der flüssigen Reaktionsprodukte aus Alkanen und ringförmigen Kohlenwasserstoffen, wie sie für Flugzeug-Kraftstoffe typisch sind“, berichten die Forscher. Der Anteil beider Kohlenwasserstoff-Formen lässt sich dabei durch Veränderung des Säuregrads und der Temperatur beeinflussen.

Nach Abtrennung der Nebenprodukte bekommt man eine Mischung aus Kerosin und rund 15 Prozent Diesel. „Der Treibstoff ist von sehr guter Qualität“, berichtet Lei. „Dies gilt auch für die als Nebenprodukte entstehenden Gase, die ebenfalls verwertet werden können. Dadurch können wir fast 100 Prozent des Energiegehalts im Plastikmüll nutzbar machen.“ Ein weiterer Vorteil: Die Aktivkohle kann nach dem Pyrolyse-Prozess abgetrennt und wiederverwendet werden.

Auch im großen Stil machbar

Bisher haben die Forscher ihre katalytische Kunststoff-Pyrolyse nur im Labormaßstab getestet. Sie sind aber zuversichtlich, dass sich diese Methode auch im Großmaßstab umsetzen lässt. „Plastikmüll ist ein enormes Problem weltweit“, sagt Lei. „Dies ist eine sehr gute und relativ einfache Methode, um diese Kunststoffe zu recyceln.“ (Applied Energy, 2019; doi: 10.1016/j.apenergy.2019.113337)

Quelle: Washington State University