Kürzlich hat Dr. Jingjing Cao von der Jiangnan-Universität in Zusammenarbeit mit deutschen Forschern erfolgreich einen kostengünstigen, auf der Erde häufig vorkommenden „Nanoblattkatalysator aus Zinkoxid mit ungesättigtem Koordinationsdefekt“ entwickelt und damit eine neue Lösung für das effiziente und umweltfreundliche Recycling von Polyester-Kunststoffabfällen unter milden Bedingungen bereitgestellt.
Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in Nature Communications veröffentlicht.
Die jährliche Produktion von Polyesterkunststoffen ist riesig, doch herkömmliche chemische Recyclingmethoden sind mit Problemen wie hohem Energieverbrauch, Korrosion der Ausrüstung und Schwierigkeiten bei der Abwasseraufbereitung konfrontiert. In dieser Studie entwarf das Team einen Zinkoxidkatalysator mit speziellen Defektstrukturen auf seiner Oberfläche. Sie beschrieben es anschaulich als „molekulares Skalpell“, dessen Oberflächendefektstellen wie hochaktive „Greifer“ wirken, die vorzugsweise Wasser- und Sauerstoffmoleküle adsorbieren und aktivieren und so eine präzise Spaltung von Polyesterbindungen unter nahezu neutralen wässrigen Bedingungen ermöglichen, ohne dass organische Lösungsmittel oder starke Basen erforderlich sind.
Experimente zeigten, dass das katalytische System in einer Luftumgebung bei 190 °C Polyethylenterephthalat (PET) in nur sechs Stunden vollständig depolymerisieren konnte, mit einer Selektivität für Terephthalsäure von über 99 %. Darüber hinaus zeigte der Katalysator eine hervorragende „Substratuniversalität“ und verarbeitete sowohl normale Mineralwasserflaschen als auch Abfalltextilien mit Farbstoffen und anderen Verunreinigungen effizient und hielt die Terephthalsäure-Rückgewinnungsrate über 98 %.
Die Technologie ist auch auf die hochselektive Monomerrückgewinnung anderer Polyesterabfälle anwendbar. Im Hinblick auf die Umweltfreundlichkeit blieb der Katalysator nach fünf kontinuierlichen Zyklen stabil und während der Reaktion wurde keine schädliche Auswaschung von Zinkionen festgestellt, wodurch eine Sekundärverschmutzung vermieden wurde. Derzeit hat das Forschungsteam Experimente im Labormaßstab im 40-Gramm-Bereich durchgeführt und dabei Abfallkunststoffe erfolgreich in hochreine Rohstoffe umgewandelt und zu recyceltem PET wiederverarbeitet.
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