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Aus Kunststoffabfall werden olefinreiche Rohstoffe: Cu/ZSM-5-Katalysator ermöglicht direkte LDPE-Umwandlung
Forschende stellen ein katalytisches Verfahren vor, das LDPE-Abfälle in einem einstufigen Prozess zu leichten Olefinen (C2–C4) umsetzt. Ein Kupfer-unterstützter ZSM-5-Katalysator steigert die Ausbeute auf knapp 66 % und verringert gleichzeitig die Bildung von Flüssig- und Wachsrückständen.
Leichtolefine wie Ethylen, Propylen und Butene zählen zu den wichtigsten Ausgangsverbindungen der chemischen Industrie. Sie werden überwiegend durch Naphtha-Dampfspaltung hergestellt – ein extrem energieintensiver Prozess. Die thermokatalytische Umwandlung von Kunststoffabfällen stellt daher eine vielversprechende Alternative dar, steckt jedoch noch im Entwicklungsstadium.
Die nun vorgestellte Studie untersucht die direkte Umsetzung von Abfall-LDPE, der zweitgrößten Kunststofffraktion im kommunalen Abfall, zu C2–C4-Olefinen. Dabei nutzten die Forschenden einen ZSM-5-Zeolith in verschiedenen Si/Al-Verhältnissen sowohl als Träger als auch als aktiven Katalysator. Besonderes Augenmerk lag auf der Frage, wie sich die Säurestärke und Textur durch unterschiedliche Zusammensetzungen und Metalloxide beeinflussen lassen.
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Hohe Gasfraktionen und gesteigerte Olefinausbeuten
Im zweistufigen Semi-Batch-Reaktor unter Normaldruck erreichte der Prozess Gasanteile von etwa 80 wt% mit rund 60 wt% C2–C4-Anteil. Die Modifizierung des ZSM-5 mit Kupferoxid erwies sich als besonders effektiv: Die Ausbeute an leichten Olefinen stieg auf etwa 65,9 % des Einsatzmaterials, während gleichzeitig nur geringe Mengen an Flüssigfraktionen, Wachs und Koks gebildet wurden. Der optimale Temperaturbereich lag zwischen 450 und 550 °C.
Damit zeigt die Studie einen potenziell klimafreundlicheren Weg, Kunststoffabfälle in hochwertige petrochemische Rohstoffe umzuwandeln – ein Ansatz, der sowohl Ressourcen schont als auch energieintensive Primärverfahren entlasten könnte.
Quelle: Raghav, H. et al., Conversion of waste plastic into low-carbon olefins: directly producing C2–C4 light olefins from low-density polyethylene waste using a Cu/ZSM-5 catalyst. Green Chemistry 47, 2025.
