Der von Forschern der Universität Cambridge entwickelte Reaktor wird mit Solarenergie betrieben und könnte eine wirtschaftlichere und nachhaltigere Alternative zu den derzeitigen, auf chemischen Prozessen basierenden Recyclingmethoden darstellen. Das Team behauptet, dass ihr Verfahren ein Kreislaufsystem schaffen könnte, in dem ein Abfallstrom zur Verwertung eines anderen beiträgt. Ihre Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Joule veröffentlicht.

Weltweit werden jährlich über 400 Millionen Tonnen Kunststoff produziert, doch nur 18 % davon werden recycelt. Der Rest wird verbrannt, auf Mülldeponien entsorgt oder verschmutzt Ökosysteme. Forscher sagen, ihre Methode, die sogenannte solarbetriebene Säurephotoformierung, könne dazu beitragen, die weltweit zunehmende Plastikmüllmenge zu reduzieren.
Die Wissenschaftler entwickelten einen Photokatalysator, der robust genug ist, um der stark korrosiven Wirkung von Säure standzuhalten. Dabei nutzen sie die Säure aus gebrauchten Autobatterien, die normalerweise neutralisiert und entsorgt wird.

„Die Entdeckung war beinahe ein Zufall“, sagte Professor Erwin Reisner vom Yusuf-Hamied-Institut für Chemie der Universität Cambridge, der die Forschungsarbeit leitete. „Wir gingen bisher davon aus, dass Säure in diesen Sonnensystemen völlig ausgeschlossen sei, da sie einfach alles auflösen würde. Doch unser Katalysator tat dies nicht, und plötzlich eröffnete sich eine völlig neue Welt von Reaktionen.“

„Säuren werden schon lange zum Abbau von Kunststoffen eingesetzt, aber es gab bisher keinen kostengünstigen, skalierbaren Photokatalysator, der ihnen standhalten konnte“, erklärte Erstautorin Kay Kwarteng, Doktorandin in Reisners Forschungsgruppe. „Nachdem wir dieses Problem gelöst hatten, wurden die Vorteile dieses Systems deutlich.“

Das von Kwarteng, Reisner und ihren Kollegen entwickelte Verfahren beginnt mit der Behandlung von Kunststoffabfällen mit Batteriesäure. Dadurch werden die langen Polymerketten in chemische Komponenten wie Ethylenglykol aufgespalten. Ein Photokatalysator wandelt diese Verbindungen anschließend unter Sonneneinstrahlung in Wasserstoff und Essigsäure (den Hauptbestandteil von Essig) um.
In Labortests erzeugte der Reaktor hohe Wasserstoffmengen und produzierte Essigsäure mit hoher Selektivität. Darüber hinaus lief er über 260 Stunden ohne Leistungsverlust.
Dieses Verfahren eignet sich für verschiedene Arten von Kunststoffabfällen, darunter auch solche, die derzeit schwer zu recyceln sind, wie Nylon und Polyurethan. Dies stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber den derzeitigen Recyclingtechnologien dar, die sich hauptsächlich auf PET beschränken.

Das System funktioniert nicht nur mit neuer Laborsäure, sondern auch mit Säure aus Autobatterien, die zwischen 20 % und 40 % Säure enthält. Diese Batterien werden weltweit jährlich in großen Mengen ausgetauscht. Obwohl das Blei üblicherweise zur Wiederverwendung zurückgewonnen wird, entsteht nach der Neutralisation der Säure zusätzlicher Abfall.

„Es handelt sich um eine ungenutzte Ressource“, sagte Kwarteng. „Wenn wir die Säure vor der Neutralisierung zurückgewinnen können, lässt sie sich immer wieder zur Zersetzung von Kunststoffen einsetzen – eine Win-win-Situation, da wir die Umweltbelastung durch die Neutralisierung der Säure vermeiden und sie zur Erzeugung von sauberem Wasserstoff nutzen.“
Die Forscher betonen, dass ihr Verfahren die Kosten im Vergleich zu anderen photochemischen Verfahren um eine Größenordnung senken könnte, vor allem weil die Säure eine erhöhte Wasserstoffproduktion ermöglicht und wiederverwendet statt verbraucht werden kann.

Obwohl weiterhin Herausforderungen bestehen – wie die Entwicklung von Reaktoren, die korrosiven Bedingungen standhalten –, ist Kwarteng von der soliden chemischen Grundlage überzeugt. „Diese Säuren werden in der Industrie bereits sicher gehandhabt. Die Frage ist nun eine technische: Wie lassen sich Reaktoren bauen, die kontinuierlich arbeiten und reale Abfälle verarbeiten können?“
Die Forscher betonen, dass dieses Verfahren das herkömmliche Recycling nicht ersetzen, sondern ergänzen kann, indem es kontaminierte oder gemischte Kunststoffe behandelt, für die es derzeit keine praktikable Wiederverwertungsmöglichkeit gibt.

„Wir versprechen nicht, das globale Plastikproblem zu lösen“, sagte Reisner. „Aber dies zeigt, wie Abfall in Ressourcen umgewandelt werden kann. Die Tatsache, dass wir mithilfe von Sonnenlicht und Säure aus Altbatterien Wertstoffe aus Plastikmüll gewinnen können, macht dieses Verfahren zu einer vielversprechenden Option.“
Das Team plant, diese Technologie mit Unterstützung von Cambridge Enterprise, der Innovationsabteilung der Universität, und Fördermitteln von UKRI zu vermarkten. Die Forschung wurde außerdem von mehreren akademischen und wissenschaftlichen Einrichtungen in Großbritannien unterstützt.

Referenz:
Papa K. Kwarteng et al. „Solar Reforming of Plastics using Acid-catalyzed Depolymerization.“ Joule (2026). DOI: 10.1016/j.joule.2026.102347