Chemiker am Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) in Rostock arbeiten daran, das Massenprodukt Nylon künftig weitgehend aus Plastikmüll statt aus Erdöl herzustellen. Wie das Institut mitteilte, gelang es dem Team um Esteban Mejía, Polyethylen, den Hauptbestandteil allen Plastikabfalls, selektiv in Dicarbonsäuren umzuwandeln, die als chemische Ausgangsstoffe für Nylon dienen können. Die Reaktion verlaufe unter milden Bedingungen und komme sogar ohne Katalysator aus. Ziel sei ein Verfahren im Technikumsmaßstab; dafür wolle das Team die Selektivität erhöhen und die Reaktionsmechanismen aufklären.
Polyethylen macht im Verein mit Polypropylen vier Fünftel des Kunststoffmülls aus, weltweit schätzungsweise 400 Millionen Tonnen im Jahr. Um diese Polyolefine chemisch zu recyceln, etablierte sich die Pyrolyse, bei der der Kunststoff bei Temperaturen bis zu 600 Grad Celsius kontrolliert verbrannt wird. Das Ergebnis sei zwar Öl, und der Prozess emittiere kein CO2; doch der enorme Energieverbrauch hinterlasse einen so tiefen CO2-Fußabdruck, dass Umweltbehörden Alarm schlügen. In den USA würden Pyrolyse-Fabriken bereits stillgelegt. Auch katalytische oxidative Prozesse, bei denen reaktive Sauerstoffspezies (ROS) das Polyethylen „quasi fressen“, benötigten hohen Druck, seien explosiv und basierten auf teuren Edelmetallkatalysatoren.
Bei Literaturrecherchen fand die Gruppe Berichte über die Herstellung von Dicarbonsäuren aus Polyethylen mit hochkonzentrierter Salpetersäure bei 180 Grad Celsius und in der Mikrowelle. Diese harschen Prozesse reizten das Team, den Weg mit Salpetersäure weiterzuverfolgen und zu vereinfachen. Seit April 2026 arbeitete Postdoktorand Satyajit Panda an dem Thema. Durch weitere Recherchen und Trial-and-Error kam die Gruppe nach Angaben Mejías auf eine einfache Reaktion: „Du gibst Stücke einer Plastiktüte in ein Reagenzglas mit stark verdünnter Salpetersäure und Wasserstoffperoxid, erhitzt das Ganze auf maximal 120 Grad und kannst dabei zuschauen, wie das Polyethylen sich auflöst.“ Die Reaktion zu steuern, sei allerdings weniger simpel; wichtig sei ein bestimmtes Regime der Wärmezufuhr, da die Umsetzung mehrere Stufen durchlaufe.
Dicarbonsäure besteht aus unterschiedlich langen Kohlenstoffketten. Für Nylon eignet sich eine Kettenlänge von genau sechs Kohlenstoffatomen, was höhere Anforderungen an die Selektivität und etwaige Trennprozesse stellt. Im Experiment konnten die LIKAT-Chemiker die Kettenlänge bereits auf vier bis zehn Kohlenstoffatome eingrenzen. Das wollen sie in Kooperation mit Udo Kragl von der Technischen Chemie der Universität Rostock weiter verbessern; dafür beantragten sie eine Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft. In dem Projekt wollen sie zudem mit Analytikern am LIKAT den Reaktionsmechanismus aufklären und herausfinden, welche Intermediate sich wann und wie schnell bilden. Zudem gibt es eine Kooperation mit einem Kollegen der Universität Guayaquil in Ecuador, der in photochemischen Experimenten den Einfluss von Licht auf die reaktiven Sauerstoffspezies untersucht.
Schätzungsweise acht Millionen Tonnen Polyamid werden weltweit pro Jahr produziert, bislang mit Erdöl als primärer Rohstoffbasis. Mit chemischem Upcycling von Polyethylen böte sich ein Großteil des Plastikmülls als alternativer Rohstoff an. „Eine massenhafte Aufbereitung für die Nylon-Produktion würde die Umwelt entlasten und die Industrie in diesem Bereich unabhängig von fossilen Rohstoffen machen“, sagte Mejía. Derzeit bereite die Gruppe eine Publikation im „Journal of the American Chemical Society“ vor; zudem sei eine Einladung eingetroffen, die Ergebnisse im Dezember auf der Southeast Asia Catalysis Conference in Singapur vorzutragen.
