Zigarettenfilter, die sich in der Umwelt selbst zersetzen
Zigaretten sind ein Genussmittel – und wer raucht nicht schon mal gerne in Gesellschaft, auf einer Party oder nach Feierabend? Doch in unseren Ozeanen müssen sie nicht schwimmen. Eine riesige Anzahl weggeworfener Zigarettenfilter verschmutzt die Meere. Forscher an der FH Münster wollen dieses Problem mit einem selbstauflösenden Zigarettenfilter lösen.
Für seine Versuche im Labor arbeitet Max-Fabain Volhard mit Zelluloseacetat, Meer- und Süßwasser und natürlich dem Katalysator Titandioxid.
Foto: FH Münster/Theresa Gerks
Zwischen 340 und 680 Millionen Tonnen Zigaretten gelangen laut der Weltgesundheitsorganisation pro Jahr in unsere Weltmeere. Das sind erschreckende Zahlen. Oft genug sieht man als Passant am Wegesrand achtlos weggeworfene Kippen. Zigarettenkippen zählen zu den Produkten, die weltweit am häufigsten in die Natur geworfen werden. Forscher an der FH Münster wollen mit einer innovativen Lösung Abhilfe schaffen: der sich selbst auflösende Zigarettenfilter.
Zigaretten sind schlecht abbaubar
Der Doktorand Max-Fabian Volhard geht gemeinsam mit seinem betreuenden Professor Dr. Thomas Jüstel gegen Umweltverschmutzung vor. Beide forschen an einem chemischen Stoff, der dafür sorgt, dass sich Zigarettenfilter selbst auflösen. Werfen Raucher die Kippen in die Umwelt, würden sie sich nach einiger Zeit zersetzen. Prinzipiell lassen sich Zigarettenfilter schlecht abbauen, da sie zu einem großen Teil aus Zelluloseacetat bestehen. Damit ist ein Polymer gemeint, das als Basis aus Zellulose besteht und mit Essigsäure modifiziert wird. Die Acetatgruppen des Polymers sind für den schlechten Abbau verantwortlich. Ein Zusatzstoff soll das nun ändern – genauer gesagt der Katalysator Titandioxid.
Das Mineral Titandioxid als Zigarettenkiller
Titandioxid kommt als Mineral in der Erdkruste vor. Es reagiert auf Sonnenlicht. Sobald Titandioxid von der UV-A-Strahlung angeregt wird, bildet der Stoff Radikale. Auf die Zigarettenfilter kann das wie folgt übertragen werden: Titandioxid greift die Polymerstruktur des Filters an und löst ihn nach und nach auf. Wer jetzt denkt, das funktioniert in wenigen Monaten, liegt falsch. Volhard gibt an, dass nach circa 5 Jahren nur noch Wasser und Kohlenstoffdioxid von der Kippe übrig bleiben. An der Umsetzung forscht der 32-Jährige auf dem Steinfurter Campus der FH Münster.
Gift im Glimmstengel
Nach dem Abrauchen finden sich über 4.000 Giftstoffe im Zigarettenfilter. Weltweit gibt es Milliarden Raucher. Die verbrennen laut Bericht der Weltgesundheitsorganisation (WHO) rund 5,6 Billionen Zigaretten pro Jahr. Die Stoffe, die nach dem Abrauchen in den Filtern entstehen, machen die Kippen zu toxischem Sondermüll. Volhard möchte Titandioxid so modifizieren, dass es das Zelluloseacetat wirksam zersetzt. Um die Reaktion der Radikale zu erforschen, nutzt der Doktorand selbstgebaute Photoreaktoren. Diese imitieren das UV-Spektrum der Sonne. Nicht nur in Münster weiß man um die schädliche Wirkung von Zigarettenfiltern in der Umwelt. Thomas Novotny, Professor von der Universität San Diego, warnt ebenfalls: Eine Kippe, aufgelöst in einem Liter Wasser, tötet nach 4 Tagen Lebewesen wie Fische.
In Laborversuchen hat Volhard bereits nachgewiesen, dass Kunststoff sich in Meerwasser grundsätzlich zersetzen lässt. Unternehmen haben auch schon Interesse an dem Konzept bekundet, schrecken aber vor den Kosten zurück. Um eine Plastikflasche zu zersetzen, bedarf es einige hundert Milligramm des Katalysators. Die Kunststoffindustrie gilt immer noch als sehr preisempfindlich.
Eine Zigarette wiegt 6 Gramm. Soll die Kippe nach dem Abrauchen komplett zersetzen, wären sogar nur wenige Milligramm Titandioxid notwendig. Umgerechnet bedeutet das: die Zigarette wird einen Cent teurer. Eine Zigarette kostet in Deutschland um die 30 Cent.
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