Alkalische Depolymerisation von Poly(ethylenterephthalat) als Grundlage eines Monomerrecyclings

Biermann, Lars

• Verlag: Cuvillier Verlag
• Jahr: 2024
• eBook-ISBN:
  9783736969537
• ISBN drucken:
  9783736979536
• Auflage: 1

Das chemische Recycling von Kunststoffen kann als komplementäre Technologiebestehende mechanische Recyclingverfahren ergänzen, um den Anteil an recyceltenKunststoffen zu erhöhen. In dieser Arbeit wird ein neuer Verfahrensansatz zuralkalischen Esterhydrolyse von Poly(ethylenterephthalat) (PET)-Kunststoffen alsquasi-Feststoff-Feststoff Reaktion in systematischen Laboruntersuchungen miteinem Laborkneter experimentell untersucht. Es werden die signifikantenEinflussfaktoren auf die Depolymerisation identifiziert und überprüft, ob dieErkenntnisse auch auf die Feststoff-Feststoff-Depolymerisationsreaktion in einemDoppelschneckenextruder übertragbar sind.Aus Untersuchungen in der Literatur ist bekannt, dass die Depolymerisation vonPET sowohl von der Temperatur, der Reaktionszeit, vom verwendetenLösungsmittel, der Basenkonzentration als auch der PET-Partikelgröße abhängigist. In dieser Forschungsarbeit wurde gezeigt, dass die quasi-Feststoff-Feststoffreaktion des PET mit festem Natriumhydroxid zu einer deutlich höherenTerephthalsäureausbeute bei kürzeren Reaktionszeiten führt als bei Experimentenin Lösung, wie es in der Literatur beschrieben ist. Diese neue Methode wurde indieser Arbeit extensiv untersucht und die relevanten Prozessparameter identifiziert.Ein wichtiger Einflussparameter ist die Reaktionstemperatur, die nicht nur dieTerephthalsäureausbeute, sondern auch den Farbwert der Terephthalsäurebeeinflusst. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Reaktion stark von derDurchmischung geprägt wird, welche von einer Reihe von Faktoren (PET-Material, PET-Partikelgröße, Lösungsmittel, Basenpartikelgröße) abhängt. Diese Faktorenbeeinflussen den Füllgrad des Laborkneters und damit auch die Durchmischungwährend der Reaktion.Bei experimentellen Untersuchungen wurden die Betriebsparameter desVersuchsaufbaus (Massentemperatur, Drehmoment, Drehzahl) aufgezeichnet, verarbeitet und nachfolgend mit den Daten zur Terephthalsäureausbeute korreliert.Es wurde beispielsweise gezeigt, dass der Einsatz von Monoethylenglykol alsSchmiermittel bei einer Erhöhung der Terephthalsäureausbeute das maximaleDrehmoment während der Versuche signifikant reduziert und auch der maximaleTemperaturanstieg während der Depolymerisation deutlich niedriger ist.Mit Hilfe der gewonnenen Daten wurde bei repräsentativen Betriebsparameternüberprüft, ob die Ergebnisse auf die Depolymerisation von PET in einemDoppelschneckenextruder übertragbar sind. Als Bewertungskriterium wurde dieRaum-Zeit-Ausbeute herangezogen und festgestellt, dass diese bei den gewähltenBetriebspunkten vergleichbar ist