Am 25. Mai 2025 wurde der renommierte Karl-Freudenberg-Preis von der Heidelberger Akademie der Wissenschaften (HAdW) an den Chemiker Maximilian Baur verliehen. Diese Ehrung würdigt seine Dissertation zur Herstellung nachhaltiger Polyethylene an der Universität Konstanz. Baur wurde für seine innovative Forschung ausgezeichnet, die sich mit der gezielten Schaffung von Sollbruchstellen in Polymerketten beschäftigt, ohne dabei die Materialeigenschaften zu kompromittieren.
Das Hauptziel dieser Arbeit ist eine verbesserte Recyclingfähigkeit von Polyethylen-Materialien. Baur erläuterte, dass er Ketogruppen in Polyethylen integrierte, die durch UV-Strahlung zersetzt werden, um gezielte Sollbruchstellen zu erzeugen. Dies könnte entscheidend zur Reduktion von Plastikabfällen beitragen.
Innovative Ansätze für nachhaltige Kunststoffe
Um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen, verwendete Baur neutrale Nickel-Katalysatoren mit [P,O]-Phosphinophenolat Liganden. Diese Methoden führten zur Herstellung hochmolekularer, keto-modifizierter Polyethylene, die als Keto-PE bekannt sind. Die Ergebnisse sind vielversprechend: Diese Materialien behalten die Eigenschaften von konventionellem Polyethylen und sind gleichzeitig unter UV-Strahlung abbaubar.
Die Forschung wurde im Rahmen des ERC Advanced Grant geförderten Projekts „DEEPCAT: Degradable Polyolefin Materials Enabled by Catalytic Methods“ unter der Leitung von Stefan Mecking durchgeführt. Maxmiliam Baur, der seine Promotion im Juni 2024 abschloss, leitet nun eine Postdoc-Stelle an der University of California Santa Barbara, wo er an der heterogenen Katalyse zum Plastik-Upcycling arbeitet.
Der Karl-Freudenberg-Preis, der seit 1986 jährlich verliehen wird und mit 10.000 Euro dotiert ist, zeichnet herausragende wissenschaftliche Arbeiten in den Naturwissenschaften, insbesondere in Chemie und Biologie, aus. Diese Auszeichnung unterstreicht die Bedeutung von Baurs Forschung in einem Bereich, der zunehmend an Relevanz gewinnt.
Herausforderungen des Recyclings von Polyethylen
Im Kontext der Recyclingtechnologien nehmen Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) eine zentrale Rolle ein, da sie die am meisten genutzten Kunststoffe weltweit sind. Wissenschaftler haben kürzlich ein neues Verfahren zum Recyceln von Polyethylen entwickelt, das Polyethylen in Propylen umwandelt. Dieses Propylen kann als Ausgangsstoff für die Herstellung von Polypropylen verwendet werden, das vielseitiger ist und sich besser recyceln lässt.
Etwa ein Drittel der globalen Plastikproduktion entfällt auf Polyethylen, jedoch werden nur etwa 14 Prozent davon recycelt. Das aktuelle Recycling führt häufig zu minderwertigen Polymermischungen, was die Reaktionsträgheit von Polyethylen als erhebliches Hindernis darstellt. Ein Forschungsteam unter der Leitung von John Hartwig von der University of California in Berkeley hat eine innovative Lösung gefunden, die die Effizienz des Recyclings erheblich steigern könnte.
Diese Methode umfasst die Spaltung von Wasserstoffatomen mit speziellen Katalysatoren, wodurch Kohlenstoff-Doppelbindungen entstehen, die die Reaktionsfreudigkeit erhöhen. In Laborversuchen konnte das Team über 80 Prozent des Polyethylens in Propylen umwandeln, was den Bedarf an Schiefergas zur Polypropylenproduktion potenziell reduzieren könnte.
Obwohl diese Verfahren noch weit von der kommerziellen Nutzung entfernt sind, sind die Forscher optimistisch. Die Methoden sind mit bestehenden industriellen Reaktionen kompatibel und könnten entscheidend zur Reduzierung von Plastikabfällen beitragen. Angesichts der Herausforderungen der Abfallbewirtschaftung sind Effizienz und Skalierbarkeit dieser neuen Verfahren von zentraler Bedeutung.
Die Entwicklungen im Bereich des chemischen Recyclings von Polyethylen und Polypropylen zeigen, dass die Forschung auf diesem Gebiet vielversprechende Fortschritte macht, die die zukünftige Nutzung von Kunststoffen nachhaltig verändern könnten. Die Synergie der Innovationen von Wissenschaftlern wie Maximilian Baur könnte dabei eine Schlüsselrolle spielen.
