Ein Forschungsteam der Virginia Tech hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich PVC-Abfälle (Plastic Polyvinyl Chloride) in Polyalphaolefin (PAO), ein synthetisches Öl, das als Grundöl etwa für Motor-, Getriebeöle und Industrie-Schmierstoffe dient, umwandeln lassen. Die Wissenschaftler schlagen mit ihrem Ansatz gleich zwei Fliegen mit einer Klappe: Zum einen kann dadurch die Menge an PVC-Abfall verringert werden. Zum anderen lassen sich industriell künstlich hergestellte Öle so umweltfreundlicher produzieren.

PVC ist ein recht ungeliebter Kunststoff, der allerdings im Alltag oft unverzichtbar ist und etwa in Rohrleitungen, Fensterrahmen, Kreditkarten und auch in Spielzeug vorkommt. Letzteres ist für Kinder gesundheitlich problematisch, sodass auf PVC-haltiges Spielzeug möglichst verzichtet werden sollte. Die Schwierigkeit von PVC ist, dass sich das Material aufgrund seines Chlorgehalts und verschiedenster individueller Herstellerzusatzstoffe nur mit erheblichem Aufwand recyceln lässt. Sowohl das Einschmelzen als auch eine mechanische Wiederaufbereitung sind nahezu unmöglich. Entsprechend groß sind die PVC-Müllberge auf Deponien.

Die Wissenschaftler der Virginia Tech haben nach einem anderen Ansatz gesucht, um PVC wiederzuverwenden, wie sie in der Studie „Upcycling of polyvinyl chloride into polyalphaolefin lubricants“ schreiben, die in Nature erschienen ist. Anstatt das Material einzuschmelzen, nutzten sie dessen reaktives chemisches Potenzial. Denn bei PVC handelt es sich weitgehend um Polyethylen mit reaktiven Chlorstellen. Indem die Chloratome abgespaltet werden, lässt sich das Polyethylen recht einfach durch das Ersetzen der Chloratome durch andere Gruppen in andere Moleküle umwandeln.

Aufbrechen langkettiger Polymerketten

Die Forscher gaben dazu altes PVC in ein Lösungsmittel und fügten Aluminiumtrichlorid sowie Alpha-Olefine hinzu. Dieses Gemisch erhitzten sie drei Stunden lang bei etwa 70 °C. Als Reaktion spalteten sich die Chloratome ab, sodass sich die langkettigen Polymerketten in kleinere, flüssige Segmente zerlegten. Das Ergebnis ist ein zähflüssiges Schmieröl.

Erste Ergebnisse verliefen allerdings nicht zufriedenstellend. Das Öl erwies sich als zu weich und klebrig und konnte die Anforderungen an ein Schmieröl nicht erfüllen. Die Wissenschaftler stellten fest, dass dazu die Polymerketten weiter aufgebrochen werden mussten.

Das dabei entstandene Schmieröl ließen die Forscher von Schmierstoffexperten der Texas A&M University hinsichtlich der Tauglichkeit und Leistungsfähigkeit überprüfen. Zusammen mit Chemikern des Caltech und Produktionsexperten der Virginia Tech entwickelten sie Modelle für eine wirtschaftliche, großindustrielle Produktion von Schmierstoffen aus PVC.

In einem nächsten Schritt beabsichtigen die Wissenschaftler, den Schmierstoff noch nachhaltiger und einfacher zugänglich zu gestalten. Dadurch soll das synthetische Öl in größeren Mengen hergestellt werden können, „um mehr Menschen weltweit zu erreichen“.

(olb)