Wiener Chemiker verwandeln weggeworfenen Kunststoff in Schwämme zur Wassergewinnung aus der Luft
Ein chemisches Verfahren macht Polystyrolverpackungen und LEGO-Steine zu wiederverwendbaren Sorptionsmitteln, die Feuchtigkeit aus der Luft entziehen.
Von Letizia Giugliano
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Materialchemiker der Universität Wien haben ein Verfahren entwickelt, das aromatischen Kunststoffabfall in funktionale Polymernetzwerke umwandelt, die Wasser aus der Luft extrahieren können. Weggeworfene Verpackungen und Konsumkunststoffe nehmen Umgebungsfeuchtigkeit auf und geben bei mäßiger Sonnenwärme flüssiges Wasser ab – ein Kreislaufansatz zur Ressourcenrückgewinnung.
Vom Kunststoffabfall zum Feuchtigkeitsschwamm
Aus aromatischen Polymeren weggeworfener Konsumgüter schufen die Forscher wasseranziehende poröse Materialien. Wie Interesting Engineering berichtet, entwickelte das Team eine chemische Erfindung, die ein Hypercrosslinking-Verfahren auf die sechsgliedrigen aromatischen Ringe von Kunststoffabfall anwendet. Dieses Verfahren wurde an Polystyrolverpackungen, an Compact Discs aus Polycarbonat und an LEGO-Steinen aus Acrylnitril-Butadien-Styrol demonstriert. Ein anschließender Sulfonierungsschritt mit Schwefelsäure führt Sulfonsäuregruppen ein, die auch bei geringer Luftfeuchtigkeit aktiv Wassermoleküle aus der Umgebung binden.
„Hypercrosslinking und Sulfonierung verwandeln diese Substrate in Polymernetzwerke zur Wasseraufnahme und verleihen bestehenden polymeren Materialien ein zweites Leben, ohne sie zuerst in Monomere zu zerlegen.“
— Studienautoren, Chem Circularity
Hohe Leistung bei unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit
Die entstandenen porösen Strukturen arbeiten über einen breiten Bereich der Umgebungsfeuchtigkeit effektiv. Laut den in Chem Circularity veröffentlichten und von Interesting Engineering zitierten Forschungsergebnissen adsorbierten Schwämme aus Standard-Polystyrol unter feuchten Bedingungen fast 60 % ihres Eigengewichts an Wasser. In trockenen Umgebungen nahm das Material 20 % seines Gewichts auf und gab seinen Inhalt bei milder Erwärmung durch Sonnenlicht innerhalb einer Stunde wieder ab. Die Schwämme überstanden zudem mehrere Adsorptions- und Desorptionszyklen ohne Qualitätsverlust.
Kreislauflösungen für Wasser skalieren
Diese technische Innovation schafft einen Kreislaufweg für die Feststoffabfallwirtschaft, ohne dass Polymere in einzelne Monomere zerlegt werden müssen. Wie Interesting Engineering ausführt, funktioniert das Verfahren auch bei gemischten Kunststoffabfällen, was den Sortieraufwand vorab verringern könnte. Bis aus den Materialien praktische Geräte für langfristige Nachhaltigkeit werden, sind weitere Untersuchungen zur Lösungsmittelrückgewinnung, zu Herstellungskosten und zur Haltbarkeit unter realen Bedingungen nötig.
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