Alte Batteriesäure wandelt Plastik in Industriechemikalien um

Stattdessen nutzten die Forscher Schwefelsäure, die aus verbrauchten Blei-Säure-Batterien zurückgewonnen wurde, um entsorgte Kunststoffe in flüssige Hydrolysate zu zerlegen. Diese aus Kunststoffen stammenden Verbindungen fungierten dann als Quelle für die für die chemische Reaktion benötigten Protonen und Elektronen.

Unter Nutzung entwickelten Kobalt-Molybdän-Sulfid-Katalysator wandelte das Team Nitroarene in Aniline um, wobei Ausbeuten 99 Prozent erreicht wurden. Kunststoffabfall treibt die Chemie an. Aniline werden weit verbreitet bei der Herstellung, Farbstoffen, Agrochemikalien und fortschrittlichen Materialien eingesetzt.

Die industrielle Produktion dieser Verbindungen stützt sich in der Regel auf Wasserstoff, der durch Dampfreformierung – ein fossilintensiver Prozess, der bei hohen Temperaturen und Drücken abläuft. Das Team aus Cambridge setzte stattdessen einen Prozess namens photokatalytische Transferhydrierung (PTH) ein, bei dem mithilfe Material auf ein anderes übertragen wird.

Im neuen System wurden nachverbrauchsplastische Abfälle

Im neuen System wurden nachverbrauchsplastische Abfälle zunächst sechs Stunden lang in Schwefelsäure gekocht. Dieser Prozess zerlegt den festen Abfall in lösliche Monomere und Alkohole, die später als Wasserstoffdonatoren in der Reaktion dienen. Die Forscher kombinierten diese Hydrolysate mit Nitroarenen und einem Zweikomponenten-Katalysatorsystem aus Graphitnitrid und Kobalt-Molybdän-Sulfid (CoMoS₂).

Das Graphitnitrid wirkte als Lichtabsorber, während CoMoS₂ die selektive chemische Umsetzung vorantrieb. Unter Einwirkung Katalysator den aus Kunststoffen stammenden Molekülen Protonen und Elektronen und übertrug diese direkt auf die Nitroarene, wodurch Aniline entstehen, ohne dass dabei getrennt Wasserstoffgas erzeugt wird. Sonnenlicht ersetzt fossilen Wasserstoff.

Das System wandelte 24 verschiedene Nitroarene in Aniline um, mit Ausbeuten zwischen 83 % und 99 %. Die Forscher berichteten, dass die Reaktion auch in Gegenwart anderer funktioneller Gruppen, die industrielle chemische Prozesse häufig stören, eine hohe Selektivität beibehält. Das Team stellte zudem fest, dass direkt aus Kunststoffabfällen erzeugte Alkohole Ausbeuten von über 80 Prozent lieferten.

Der Prozess funktionierte sowohl unter simuliertem

Der Prozess funktionierte sowohl unter simuliertem Sonnenlicht als auch unter Standard-LED-Beleuchtungsbedingungen. Neben der Chemie selbst schätzten die Forscher, dass der Ansatz im Vergleich zu konventionellen industriellen Methoden die CO₂-Emissionen um 77 Prozent reduzieren könnte.

Die Arbeit deutet zudem auf ein potenzielles zirkuläres Herstellungsverfahren hin, bei dem Kunststoffabfälle und verbrauchte Batteriesäure wiederverwendet werden, um hochwertige Chemikalien zu erzeugen, statt Umweltverschmutzer zu werden.

Im Gegensatz zu vielen photokatalytischen Systemen, die auf teure Edelmetalle angewiesen sind, nutzt der neue Ansatz reichlich vorhandene Materialien und behält unter sauren Bedingungen die Effizienz bei. Die Studie wurde in Angewandte Chemie International Edition veröffentlicht.