Forscher der Universität Waterloo wandeln Plastikmüll mithilfe von Sonnenlicht in Essig um

Dieser Durchbruch bietet einen vielversprechenden Ansatz zur Verringerung der Plastikverschmutzung durch Photokatalyse und ermöglicht gleichzeitig die Herstellung einer nützlichen und wertvollen Chemikalie mithilfe eines von der Natur inspirierten Verfahrens.

„Unser Ziel war es, die Plastikverschmutzung zu bekämpfen, indem wir Mikroplastik mithilfe von Sonnenlicht in hochwertige Produkte umwandeln“, sagte Dr. Yimin Wu, Professor für Maschinenbau und Mechatronik.

Von Kunststoffen bis hin zu Essig

Die Forschungsarbeit wurde von Wei Wei, einem Doktoranden an der Universität Waterloo, unter der Betreuung von Wu geleitet.

Plastikmüll, insbesondere Mikroplastik, wurde weltweit in Ökosystemen nachgewiesen, was Bedenken hinsichtlich der Risiken für Meereslebewesen, terrestrische Lebensräume und die menschliche Gesundheit aufkommen lässt.

Um dieses Problem anzugehen, entwickelte das Team einen biologisch inspirierten photokatalytischen Prozess, bei dem in Kohlenstoffnitrid eingebettete Eisenatome zum Einsatz kommen – ähnlich wie bei Pilzen, die organische Stoffe abbauen.

Bei Sonneneinstrahlung löst das Material chemische Reaktionen aus, die Kunststoffpolymere mit hoher Effizienz in Essigsäure umwandeln. Die Reaktion findet in Wasser statt, was sie besonders relevant für die Bekämpfung der Verschmutzung in aquatischen Umgebungen macht.

Essigsäure wird häufig in der Lebensmittelproduktion, der chemischen Industrie und in Energieanwendungen eingesetzt. Die Studie zeigt, dass sie aus gängigen Kunststoffen wie PVC, PP, PE und PET gewonnen werden kann, selbst in gemischten Abfallströmen.

Dadurch eignet sich das Verfahren für reale Abfallbedingungen, bietet eine Alternative zur Verbrennung und unterstützt Ansätze der Kreislaufwirtschaft im Bereich der Materialnutzung.

„Diese Innovation verspricht vielversprechende wirtschaftliche und gesellschaftliche Vorteile“, sagte Roy Brouwer, Geschäftsführer des Water Institute.

„Dieses Verfahren nutzt reichlich vorhandene Sonnenenergie, um Plastikverschmutzung abzubauen, ohne der Atmosphäre Kohlendioxid zuzuführen“, fügte Wu hinzu.

Die Ergebnisse deuten auch auf neue Möglichkeiten hin, Mikroplastik direkt zu bekämpfen, da der Prozess Kunststoffe auf chemischer Ebene abbaut und so möglicherweise deren Anreicherung in Gewässern verhindert.

Die Forschung steht im Einklang mit der Global Futures Initiative der Universität Waterloo, die nachhaltige Lösungen für ökologische Herausforderungen fördert.

Obwohl sich die Methode noch im Laborstadium befindet, ist das Team davon überzeugt, dass sie für groß angelegtes Recycling und Umweltsanierung unter Nutzung von Sonnenenergie skaliert werden könnte.

Quellenhinweis:

Wei Wei et al, Bio‐Inspired Cascade Photocatalysis on Fe Single‐Atom Carbon Nitride Upcycles Plastic Wastes for Effective Acetic Acid Production
Wiley Advanced Energy Materials. DOI:10.1002/aenm.202505453