Mit Sonnenlicht lässt sich schwarzer Kunststoff nachhaltig recyceln
Sonnenlicht zum Recycling von schwarzem Kunststoff nutzen: Neue Methode wandelt Polystyrolabfall effizient in wiederverwendbare Bausteine um.
In diesem Reaktionsgefäß, das von konzentriertem Sonnenlicht angestrahlt wird, zerfällt ein Stück schwarzes Polystyrol aus einer Schaumstoffschale in ein recycelbares Material.
Foto: Hanning Jiang
Schwarzer Kunststoff stellt die Recyclingindustrie vor große Herausforderungen. Besonders schwarzes Polystyrol – oft in Kaffee-To-Go-Deckeln und Schaumstoffen verwendet – landet meist auf Mülldeponien. Der Grund: Farbzusätze wie Ruß erschweren die Sortierung. Doch Forschende der Cornell University und der Princeton University haben eine innovative Lösung entwickelt, die mithilfe von Sonnenlicht oder weißen LEDs den Recyclingprozess revolutionieren könnte.
Nicht jeder Kunststoff gleich gut recycelbar
Während transparente und helle Kunststoffe oft gut verwertet werden können, erweist sich schwarzer Kunststoff als problematisch. Das liegt vor allem an Ruß, der als Farbpigment genutzt wird. Ruß absorbiert Licht und macht eine präzise Sortierung mit Infrarotsensoren unmöglich. Daher wird dieser Kunststoff bisher meist entsorgt statt recycelt.
Ein Forschungsteam um Sewon Oh, Hanning Jiang und Erin Stache präsentierte in der Fachzeitschrift ACS Central Science eine vielversprechende Alternative: Licht als Werkzeug für das Recycling von schwarzem Polystyrol. „Die einfache Bestrahlung mit sichtbarem Licht hat das Potenzial, das chemische Recycling von Kunststoffen zu verändern“, schreiben die Forschenden.
Die Methode nutzt Ruß nicht als Hindernis, sondern als Verbündeten. Ruß wandelt sichtbares Licht in Wärme um – genau die Energie, die benötigt wird, um Polymerbindungen im Kunststoff aufzubrechen. Das Team machte sich diese Eigenschaft zunutze und entwickelte einen Prozess, der Ruß gezielt einsetzt, um Polystyrol in wiederverwendbare Grundstoffe zu zerlegen.
So funktioniert das Verfahren
Die Forschenden mischten Polystyrol mit Ruß, mahlten das Material zu einem feinen Pulver und bestrahlten es 30 Minuten lang mit intensiven weißen LEDs. Dabei erhitzte der Ruß das Pulver, wodurch die langen Polymerketten des Polystyrols in kleinere Bausteine – so genannte Styrolmonomere – zerfielen. Diese trennen sich sauber ab und können direkt für neue Kunststoffprodukte verwendet werden.
Noch beeindruckender: Das Verfahren funktionierte mit Alltagsabfällen wie Lebensmittelbehältern und Kaffeedeckeln. Selbst bei Verunreinigungen durch Rapsöl oder Orangensaft war das Verfahren erfolgreich, wenn auch mit etwas geringerer Ausbeute.
Sonnenlicht als Gamechanger
Besonders effektiv erwies sich fokussiertes Sonnenlicht. Tests im Freien zeigten, dass bis zu 80 % des Polystyrols in wiederverwendbare Monomere umgewandelt wurden – deutlich mehr als mit LEDs (53 %). Auch farbiger Polystyrolmüll, der schwarze, gelbe und rote Komponenten enthielt, konnte mit Sonnenlicht besser recycelt werden (67 % Umwandlungsrate).
Die höhere Effizienz führt das Team auf die intensivere Energie des Sonnenlichts zurück. „Unsere Methode zeigt, dass Sonnenlicht einen geschlossenen Recyclingprozess für farbigen Polystyrolabfall ermöglichen kann“, so die Forschenden.
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