Herstellung von Adsorbenzien aus Plastikabfällen für die atmosphärische Wasserentsorgung

Forscher für Materialchemie der Universität Wien haben einen Weg gefunden, Plastikmüll ein zweites Leben zu geben. Mit dieser Methode lassen sich mehrere verschiedene Plastikarten in Polymer-Netze umwandeln, die der Luft Wasser entziehen. Diese Materialien können selbst in trockenen Klimazonen Wasser aufnehmen und mithilfe milder Wärmequellen wie Sonnenlicht wieder abgeben.Die neue Studie bietet einen weiteren Weg, Plastikmüll als Adsorban zur Gewinnung von Wasser aus der Luft erneut zu nutzen.

Abfallkunststoff-Verpackungsmaterialien können in nützliche Produkte umgewandelt werden

Durch die Anwendung dieser Methode können Abfallkunststoffe aus Verpackungen, alte CDs und sogar LEGO-Teile in Materialien umgewandelt werden, die aus der Luft erhebliche Mengen an Feuchtigkeit aufnehmen. Einige Kunststoffe bestehen aus aromatischen Polymeren, deren molekulare Struktur Ringe aus sechs Kohlenstoffatomen enthält. Diese Ringe bieten geeignete Anknüpfungspunkte, um die Polymerketten untereinander zu vernetzen und ein poröses Netz mit kleinen inneren Hohlräumen zu bilden. Laut der Pressemitteilung fügt ein anschließender Schwefelsäure-Prozess Sulfonsäuregruppen hinzu, die selbst aus relativ trockener Luft Wasser anziehen. Die Forscher konnten diese wasseranziehenden molekularen Schwämme erfolgreich herstellen, indem sie verschiedene Polystyren-Verpackungsmaterialien, alte aus Polycarbonat gefertigte CDs sowie aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) hergestellte LEGO-Teile als Ausgangsmaterialien verwendeten. Laut derselben Pressemitteilung gelang ihnen zudem die erfolgreiche Verarbeitung einer ausgewählten Abfallkunststoffmischung; dieses Ergebnis demonstriert die Vielfältigkeit der Methode unter den verschiedenen Ausgangsmaterialien. Die in Chem Circularity veröffentlichten Ergebnisse zeigen einen Weg auf, wie verschiedene aromatische Kunststoffabfälle in funktionale Materialien zur Gewinnung von Luftfeuchtigkeit umgewandelt werden können. Die Möglichkeit, eine Mischung zu verarbeiten, eröffnet Chancen, die Trennbedarf in kompatiblen Abfallströmen zu verringern. Für den Transfer der Methode in den Maßstab außerhalb des Labors müssen unter anderem variierende Ausgangsmaterialien, die Rückgewinnung von Lösungsmittel und Reagenzien, die Produktionskosten sowie die Umweltauswirkungen bewertet werden; außerdem sind die Integration in Geräte und die langfristige Haltbarkeit zu untersuchen. Die Behandlung dieser Themen wird entscheiden, in welchem Maße diese zweite Leben für Kunststoffabfälle zum Kreislaufmaterialmanagement und zur Wasserversorgung beitragen kann.

Aus Allzweck-Polistyren hergestellter Schwamm

Das Team konnte zeigen, dass der aus Allzweck-Polystyrol, aus dem Einwegbesteck und CD-Hüllen hergestellt werden, hergestellte Schwamm bis zu etwa 60 % seines Eigengewichts an Wasser aus feuchter Luft adsorbieren kann und in trockenen, wüstenähnlichen Bedingungen etwa 20 %. Das Wasser kann mittels milder Wärmequellen wie Sonnenlicht wieder freigesetzt und gesammelt werden; die meisten Adsorptions-/Desorptionsvorgänge laufen innerhalb einer Stunde ab. Die Schwämme dieser Zyklizität sehr gut standhalten, das heißt, sie können wiederholt zur Wasserproduktion eingesetzt werden. Das Team betonte, dass die neueste Studie einen Weg aufzeige, verschiedene aromatische Plastikabfälle, einschließlich gemischter Plastik-Rohstoffe, in wirksame Materialien für die Wasserproduktion aus der Luft umzuwandeln. Studien zur Bewertung der langfristigen Leistungsfähigkeit und der gesamten Ressourcenanforderungen der Schwämme laufen weiter.„Wir demonstrieren diesen Ansatz mit aromatischen Plastikabfällen aus Verpackungen, Kompaktdisken und LEGO-Teilen. Hypervernetzung und Sulfonierung wandeln diese Ausgangsmaterialien in Polymernetze um, die Wasser einfangen; dadurch wird bestehenden Polymermaterialien ein zweites Nutzungsleben verliehen, ohne sie zuvor in Monomere zu zerlegen”, so die Forscher in der Studie.