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Katalytische Umwandlung von LDPE-Abfällen in leichte Olefine durch Cu/ZSM-5-Katalysatoren
Forschende zeigen, dass LDPE-Abfälle mithilfe eines Cu/ZSM-5-Katalysators effizient in C2–C4-Olefine überführt werden können. Die Ausbeute steigt auf rund 65,9 %, während unerwünschte Nebenprodukte wie Wachs und Koks deutlich reduziert werden.
Leichte Olefine wie Ethylen, Propylen und Butene sind zentrale Bausteine der petrochemischen Industrie. Ihre Herstellung ist bislang stark an die energieintensive Naphtha-Dampfspaltung gebunden. Vor diesem Hintergrund rückt die katalytische Verwertung von Kunststoffabfällen zunehmend in den Fokus, insbesondere von LDPE, der zweitgrößten Kunststofffraktion im kommunalen Abfall.
In dieser Studie wurde ein ZSM-5-Zeolith mit unterschiedlichen Si/Al-Verhältnissen und Texturparametern als Katalysator eingesetzt. Die Forschenden untersuchten, wie sich diese Parameter sowie verschiedene Metalloxid-Promotoren auf die Säurezentren des Katalysators und damit auf die Produktverteilung bei der LDPE-Spaltung auswirken.
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Höhere Gasfraktionen und gesteigerte Olefinausbeuten
Im zweistufigen Semi-Batch-Reaktor unter Normaldruck wurden Gasfraktionen von etwa 80 wt% erzielt. Der Anteil der gewünschten C2–C4-Olefine lag zunächst bei etwa 60 wt%. Die Modifikation des Zeoliths mit Kupferoxid erhöhte die Olefinausbeute auf rund 65,9 % und reduzierte gleichzeitig die Bildung von Flüssigprodukt, Wachs und Koks. Der optimale Temperaturbereich lag zwischen 450 und 550 °C.
Die Studie zeigt einen vielversprechenden Ansatz für eine ressourceneffiziente, emissionsärmere Verwertung von Plastikabfällen. Die vorgestellte Katalysatorstrategie könnte langfristig energieintensive Primärverfahren entlasten.
Quelle: Raghav, H. et al., Green Chemistry, Issue 47, 2025.
