Neues Recyclingverfahren für giftige Kunststoffe

In den vergangenen Jahren sind bromhaltige Flammschutzmittel zunehmend Gegenstand öffentlicher und wissenschaftlicher Diskussionen geworden. Sie stellen ein weit verbreitetes Umweltproblem dar, da sie schwer abbaubar sind, sich im Gewebe von Lebewesen anreichern und giftig für Gewässerorganismen sind. Darüber hinaus besteht, aufgrund des hohen Akkumulationspotentials, die Gefahr langfristiger Schäden für Mensch und Natur.

Die Gehäuse ausgedienter Elektronikgeräte (WEEE - Waste of Electrical and Electronic Equipment) enthalten sehr oft diese bromhaltige Flammschutzmittel. Bei der Verbrennung solcher Kunststoffteile werden bromorganische Verbindungen mit hohen toxischen und umweltgefährdenden Eigenschaften gebildet. Die vollständige Abtrennung dieser Verbindungen aus dem Abgasstrom ist aufgrund ihrer unterschiedlichen Stoffeigenschaften sehr aufwendig.

Am Institut für Technische Chemie der TU Bergakademie Freiberg wurde ein Verfahren entwickelt, das dieses Problem bei der thermischen Verwertung bromhaltiger Kunststoffabfälle umgeht. Grundlage ist ein neues Behandlungsverfahren für Altkunststoffe mit bromhaltigen Flammschutzmitteln, das der Projektpartner TU Dresden, Professur für Energieverfahrenstechnik, entwickelt hat. Die thermische Verwertung dieser Kunststoffabfälle erfolgt nun unter extrem sauerstoffreicher Atmosphäre bei sehr hohen Temperaturen (Oxyfuel-Prozess). Dadurch wird eine vollständige Verbrennung der Kunststoffe und der darin enthaltenen Begleitstoffe erreicht und die Emission von giftigen Verbindungen wie z.B. Dioxinen verhindert. Das Besondere daran: Das enthaltene Brom wird in Form von Bromwasserstoff (HBr) wirtschaftlich nutzbar gemacht. Der entstehende Bromwasserstoff ist nun also kein umweltbelastender Schadstoff mehr, sondern er kann durch das am Institut für Technische Chemie entwickelte Verfahren nutzbar gemacht werden, womit die wertvolle Ressource Brom in den Rohstoffkreislauf zurückgeführt wird. Das Freiberger Verfahren beruht auf einer Reaktivgaswäsche zum Abfangen des reaktionsfreudigen Bromwasserstoffs, der anschließend mit Eisenhydroxidoxid-Nanopartikeln zur Reaktion gebracht wird. Dabei entsteht Eisen(III)bromid, ein wertvolles Produkt für die chemische Industrie. Die Herstellung des nanopartikulären Eisenoxids erfolgt nach einem am Institut entwickelten Verfahren. Das Freiberger Verfahren verbindet somit eine schadstofffreie, thermische Kunststoffverwertung mit einer effektiven Bromrückgewinnung.

Eisen(III)bromid dient als Katalysator u.a. für die Synthese pharmazeutischer Wirkstoffe. Gegenwärtig wird es aufwendig entweder aus Lithiumbromid hergestellt oder unter Verwendung von hochtoxischem Kohlenmonoxid. Auf diese Weise wird der für die Elektromobilität essentielle Rohstoff Lithium geschont und auf toxische Reagenzien verzichtet.

Dipl.-Nat. Sebastian Hippmann, der am Institut für Technische Chemie dieses Verfahren im Rahmen seiner Promotion entwickelt hat, wurde für seinen Erfolg auf der Internationalen Tagung Waste Engineering 2018 mit dem Best Student Poster Award ausgezeichnet.

Quelle: Technische Universität Bergakademie Freiberg