Sauberer Wasserstoff aus Batteriesäure und Plastikmüll

Jährlich werden mehr als 400 Mio. Tonnen Kunststoffe produziert, doch nur 18 Prozent davon werden recycelt, schreiben die Forscherinnen und Forscher um Reisner in ihrer Publikation. Der Rest werde verbrannt, deponiert oder gelangt in die Ökosysteme. Zudem werden jedes Jahr Starterbatterien aus Autos in großer Zahl ausgetauscht, die zwischen 20 und 40 Volumenprozent Schwefelsäure enthalten. Während das Blei aus diesen Batterien üblicherweise wiederverwendet wird, muss die Säure zunächst neutralisiert und dann entsorgt werden.

Robuster Photokatalysator

Reisner arbeitet bereits seit mehr als einem Jahrzehnt an der University Cambridge (Großbritannien) an verschiedenen solarbetriebenen Verfahren. Mit seinem Team hat er etwa mehrere Prototypen für ein "künstliches Blatt" entwickelt, das nach dem Vorbild der Natur mit Hilfe von Sonnenlicht aus CO2 und Wasser einen Energieträger produziert.

Um Kunststoffe aufzuspalten und zu recyceln, werden schon lange Säuren verwendet. In solarbetriebenen Systemen dachte man aber immer, "dass Säuren tabu sind, weil sie einfach alles auflösen", erklärte Reisner gegenüber der APA. Gemeinsam mit seinem Doktoranden Kay Kwarteng hat er nun einen Photokatalysator aus Metallsulfid-Kohlenstoffnitrid entwickelt, der robust genug ist, um der stark korrosiven Wirkung der Säure standzuhalten. "Damit eröffnete sich plötzlich eine ganz neue Welt von Reaktionen."

Reaktor mit hoher Ausbeute

Bei der neuen Methode werden Kunststoffabfälle zunächst mit der Säure aus den Autobatterien behandelt. Dadurch spalten sich die langen Polymerketten in chemische Bausteine wie Ethylenglykol auf. Diese wandelt dann der Photokatalysator unter Sonneneinstrahlung in Wasserstoff und Essigsäure um. In Labortests erzielte der Reaktor hohe Ausbeuten und lief mehr als 260 Stunden lang ohne Leistungsverlust.

Den Forschenden zufolge funktioniert der Ansatz bei verschiedenen Arten von Kunststoffabfällen, selbst bei solchen, die derzeit schwer zu recyceln sind, wie Nylon und Polyurethan. Zudem verursache die Methode nur rund ein Zehntel der Kosten anderer Recyclingverfahren mit Photokatalysatoren, vor allem weil die Säure höhere Wasserstoffproduktionsraten ermögliche und wiederverwendet werden kann, anstatt verschwendet zu werden.

Das Forschungsteam betont, dass die grundlegende Chemie des Verfahrens solide sei, allerdings noch Herausforderungen etwa hinsichtlich der korrosiven Bedingungen im Reaktor bestünden. "Unsere Methode wird das herkömmliche Kunststoffrecycling nicht ersetzen, könnte es aber ergänzen, indem kontaminierte oder gemischte Kunststoffe verarbeitet werden, für die es derzeit keine praktikable Möglichkeit zur Wiederverwendung gibt", so Reisner, der daran arbeitet, das Verfahren mit Unterstützung von Cambridge Enterprise, dem Innovationssupport der Universität, zu kommerzialisieren.

(SERVICE - Link zur Studie: https://doi.org/10.1016/j.joule.2026.102347 )