Bisher steckt die Wiederverwendung von CO 2 beispielsweise aus Kraftwerks-Emissionen noch in den Kindeschuhen. Der Großteil der Abgase verpufft ungenutzt. Doch ein solches Recycling des Treibhausgases gilt durchaus als heißer Zukunftstrend – auch und gerade in der chemischen Industrie. Denn wenn man das kohlenstoffhaltige Gas wieder zu längeren Kohlenwasserstoffketten zusammenfügt, kann man daraus Kunststoffe und andere Polymere herstellen.
Es klappt noch nicht bei allen
Dass das funktioniert, zeigten Unternehmen wie Siemens und BASF bereits im Sommer 2012: Sie stellten erste Produkte aus CO 2-Polymeren wie Kühlschrankeinlagen oder Staubsauger-Abdeckungen vor. Auch bei der Herstellung von Polyurethan-Schaum lässt sich bereits ein Teil der Erdöl-Rohstoffs durch recyceltes CO 2 ersetzen. Und in den USA fördert sogar das Energieministerium die großtechnische Produktion von Polycarbonaten aus CO 2.
Doch bisher ließen sich nur Polycarbonate auf diese Weise herstellen, die wasserabweisend sind und keine funktionellen Gruppen tragen. Das limitiert den Einsatz solcher Recycling-Polymere. Donald Darensbourg und seine Kollegen von der Texas A&M University haben nun eine neue Methode entwickelt, mit der nun auch diese Polycarbonate erzeugt werden können.
In zwei Schritten zu neuen Varianten
Das neue Verfahren ermöglicht es, Polycarbonate sowohl mit wasserabweisenden als auch wasserlöslichen Bereichen aus CO 2 herzustellen. Es lassen sich zudem verschiedene funktionelle und geladene Gruppen in die Polymere einbauen. Ausgangsstoff für diese Polycarbonate sind CO 2 und Epoxide, sehr reaktionsfreudige organische Verbindungen mit einem Dreierring aus zwei Kohlenstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Im ersten Schritt werden diese Grundbausteine mit Hilfe von Katalysatoren zu Polycarbonaten polymerisiert. Diese tragen Doppelbindungen, an die im zweiten Schritt eine wasserlösliche Gruppe einfach “angeklipst” werden kann.
Dadurch lassen sich diese aus CO 2-gewonnenen Polycarbonate nun auch für Anwendungen nutzen, für die es bisher nur rein Erdöl-basierte Polymere gab. So bestehen beispielsweise Einwegartikel in der Medizin aus diesem Kunststoff, weil er als besonders gut verträglich gilt. Ein weiterer Vorteil: Diese Polycarbonate können sich selbstorganisiert zu winzigen Bläschen oder Membranen zusammenlagern – auch das bietet Chancen für neue Anwendungen.
Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. / Angewandte Chemie, doi: 10.1002/ange.201505076
