Ausrangierte Kunststoffverpackungen, alte CDs und sogar LEGO-Steine lassen sich in Materialien verwandeln, die erhebliche Mengen an Luftfeuchtigkeit aufnehmen. Die Materialchemiker Anastasiia Naryshkina, Paul Schweng und Robert Woodward von der Universität Wien haben verschiedene Arten von Kunststoffabfällen in wasseranziehende Polymernetzwerke umgewandelt. Diese nehmen selbst in trockenen Klimazonen Wasser auf und geben es bei mäßiger Erwärmung, beispielsweise durch Sonnenlicht, wieder ab. Die in der Fachzeitschrift Chem Circularity erscheinende Studie bietet einen Weg, Kunststoffabfällen als Adsorptionsmittel zur Gewinnung von atmosphärischem Wasser ein zweites Leben zu geben.
Plastikmüll und Wasserknappheit stellen beide große Herausforderungen für den Umweltschutz dar. Die atmosphärische Wassergewinnung fängt Wasserdampf direkt aus der Luft auf, um ihn gezielt wieder freizusetzen und aufzufangen. Sie bietet vielversprechende Möglichkeiten als dezentrale oder netzunabhängige, zusätzliche Wasserquelle. Ein geeignetes Adsorptionsmittel für die Wassergewinnung muss Feuchtigkeit anziehen, große Mengen davon speichern können und wiederholten Aufnahme- und Freisetzungszyklen standhalten. Das Wiener Team untersuchte, ob weggeworfene Kunststoffe als Ausgangsmaterial für diese molekularen Schwämme dienen können.
Bestimmte Kunststoffe bestehen aus aromatischen Polymeren, deren Molekularstrukturen Ringe aus sechs Kohlenstoffatomen enthalten. Diese Ringe dienen als geeignete Stellen, an denen sich die Polymerketten verknüpfen und so ein poröses Netzwerk mit winzigen Zwischenräumen bilden. Durch eine anschließende Behandlung mit Schwefelsäure werden Sulfonsäuregruppen eingeführt, die selbst aus relativ trockener Luft Wasser anziehen. Den Forschern gelang es, solche wasseranziehenden Molekülschwämme aus verschiedenen Polystyrol-Verpackungsmaterialien, alten CDs aus Polycarbonat und LEGO-Steinen aus Acrylnitril-Butadien-Styrol als Ausgangsmaterial herzustellen. Sie behandelten auch erfolgreich ein ausgewähltes Gemisch aus Kunststoffabfällen und demonstrierten damit die Vielseitigkeit des Verfahrens hinsichtlich der verwendeten Ausgangsmaterialien.
Ein Schwamm aus handelsüblichem Polystyrol, dem Material, aus dem Einwegbesteck und CD-Hüllen hergestellt werden, kann fast 60 Prozent seines Eigengewichts an Wasser aus feuchter Luft und sogar 20 Prozent unter trockenen, wüstenähnlichen Bedingungen aufnehmen. Das Wasser lässt sich dann mithilfe milder Wärmequellen wie Sonnenlicht wieder freisetzen und sammeln, wobei die Adsorption beziehungsweise Desorption größtenteils innerhalb einer Stunde erfolgt. Die Schwämme sind sehr widerstandsfähig und können daher immer wieder zur Wassergewinnung verwendet werden. Die Arbeit etabliert ein Verfahren zur Umwandlung verschiedener aromatischer Kunststoffabfälle in effektive Materialien zur Wassergewinnung aus der Luft, einschließlich gemischter Kunststoffrohstoffe. Weitere Untersuchungen zur Bewertung der Langzeitleistung und des Gesamtressourcenbedarfs der Schwämme werden fortgesetzt.
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