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Technik

UV-Licht beschleunigt Windelrecycling um Faktor 200

Beim Windelrecycling lassen sich die Polymerketten der Superabsorber mit UV-Licht 200-mal schneller auflösen als mit Säure.

Durch den Einsatz von UV-Licht lassen sich beim Windelrecycling die Polymerketten der Superabsorber wesentlich einfacher und schneller auflösen.

Wie wichtig Windelrecycling ist, zeigt eine beeindruckend Zahl: Mehr als 100.000 t Einmalwindeln werden in Deutschland jährlich weggeworfen. Damit landen riesige Mengen wertvoller Rohstoffe im Müll – darunter auch die Saugeinlagen, deren Kern aus speziellen Polymeren namens Superabsorber besteht. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben nun das aufwendige Recycling dieser Superabsorber deutlich verbessert. Mithilfe von UV-Strahlen lösen sie die chemischen Ketten, welche die Polymere zusammenhalten, ohne Chemikalien und bei Raumtemperatur 200-mal schneller auf als bisher. Die aufgelösten Polymere können zu neuen Kleb- und Farbstoffen verarbeitet werden.

Superabsorber in vielen Produkten enthalten

Das Potenzial ist riesig, denn Superabsorber findet man nicht nur in Windeln, sondern in zahlreichen weiteren Hygiene- und Medizinprodukten wie Binden oder Verbandsmaterial. Wer ihren chemischen Kern wiederverwenden wollte, musste bisher starke Säuren einsetzen, denn das saugfähige Material besteht aus Natriumpolyacrylat.

Diese vernetzten Polymere sind wasserunlöslich und lassen sich auch bei hoher Temperatur nicht einschmelzen – sie zersetzen sich nur. Die Säuren konnten die Ketten, welche die Polymere stabil machen, jedoch bei 80 °C und nach etwa 16 Stunden „schneiden“ und somit ein Recyceln ermöglichen. Das Verfahren ist aber aufwendig und teuer, die Wiederverwendung von Superabsorbern daher selten. Und so landen jährlich rund 2 Mio. t davon im Müll oder werden verbrannt.

Verflüssigung der Polymere in 5 Minuten statt 16 Stunden

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Dass sich die vernetzten Polymere aus Natriumpolyacrylat nach der Aufnahme von Wasser unter UV-Licht auflösen, haben nun Forschende vom Institut für Biologische und Chemische Systeme, vom Institut für Biologische Grenzflächen sowie vom Institut für Technische Chemie und Polymerchemie des KIT herausgefunden. „Die Ketten, welche die Polymere miteinander verbinden, werden vom Licht gebrochen und sind dann so lose, dass sie im Wasser schwimmen und zu Flüssigfasern werden“, erklärt Pavel Levkin, Professor am Institut für Biologische und Chemische Systeme.

Dafür schnitten die Forschenden die Saugeinlage aus herkömmlichen Windeln heraus, befeuchteten sie mit Wasser und belichteten sie dann mit einer 1.000-Watt-Lampe. Bereits nach fünf Minuten wurde aus dem festen Material ein flüssiges, das in einen Auffangbehälter tropfte. „Somit ist dieses Verfahren mit UV-Licht etwa 200-mal schneller als mit Säuren“, erklärt Levkin.

Polymere aus dem Windelrecycling vielseitig einsetzbar

Die flüssige Rohchemikalie verarbeitete das Team dann mit bekannten Verfahren zu neuen Kleb- und Farbstoffen weiter. „Wichtig war die Beobachtung, dass die Substanz löslich und verarbeitbar ist. Daraus kann man sicherlich noch viel mehr machen“, erklärt der Wissenschaftler.

Für die Tests wurden zwar saubere Windeln benutzt. In der Praxis ist es aber nach Überzeugung der Wissenschaftler auch möglich, Superabsorber aus verschmutzten Materialien herauszufiltern. „Einer realitätsnahen Anwendung steht daher nichts im Weg“, so Levkin. Außerdem könne man das Recyclingverfahren mit Solarstrom kostenneutral und ökologisch optimieren: „Wir haben eine zukunftsweisende Strategie zur Wiederverwendung von Superabsorbern gefunden. Das könnte die Umweltverschmutzung signifikant reduzieren und zu einem nachhaltigeren Umgang mit Polymeren beitragen.“

Die Wissenschaftler des KIT haben beim Recycling von Kunststoffen schon die verschiedensten Anwendungen untersucht, vor einigen Jahren zum Beispiel die Baustoffe. gk

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