Die Materialwissenschaftlerin Athina Anastasaki, Professorin an der ETH Zürich, hat mit ihrem Team ein Verfahren entwickelt, das Acrylglas fast vollständig in seine chemischen Grundbausteine zerlegt. Die Depolymerisation kommt ohne Lösungsmittel aus und benötigt deutlich weniger Wärme als bisherige Verfahren, wodurch das Recycling energieeffizienter und kostengünstiger wird.
Den Abbau der Polymerketten löst ein einzelnes, kommerziell erhältliches Reagenz aus. Die ETH Zürich hat die Methode zum Patent angemeldet und sucht Lizenznehmer. Die chemische Industrie könnte das Verfahren mit vorhandener Infrastruktur und gängigen Prozessen einführen.
Kostengünstiges Reagenz spaltet die Polymerketten auf
Für die Depolymerisation setzt das Team auf eine Verbindung aus der Stoffklasse der N-Hydroxyimide, ein kommerziell erhältliches und kostengünstiges Reagenz. Es greift die Polymerketten des Acrylglases an, durchtrennt sie und setzt dabei die Monomere frei. Nach der Zugabe der Substanz läuft die Reaktion ohne weiteres Zutun ab.
Damit entfallen die Voraussetzungen, an die frühere Arbeiten der Gruppe gebunden waren. Anastasaki beschäftigt sich seit Jahren damit, Acrylglas effizient in seine Grundbausteine zu zerlegen und diese wiederzuverwenden, und hat gezeigt, dass die Depolymerisation prinzipiell möglich ist. Bisher mussten die Polymerketten dafür allerdings chemisch verändert werden, um Sollbruchstellen einzubauen. Andere Ansätze benötigten große Mengen an Lösungsmitteln, Katalysatoren oder UV-Licht, um die Reaktion zu starten oder in Gang zu halten.
Das passende Reagenz hat die Gruppe gezielt ermittelt. „Wir haben systematisch gesucht, bis wir auf diese Substanz gestoßen sind“, sagt Anastasaki und ergänzt: „Das Einzige, was für uns unerwartet war: dass für die Reaktion tatsächlich eine einzige Chemikalie ausreicht.“ Bei der Suche arbeitete ihre Gruppe mit den ETH-Chemieprofessoren Tae-Lim Choi und Gunnar Jeschke zusammen. „Ohne die großartige Zusammenarbeit mit den beiden Kollegen wären viele Fragen offengeblieben“, betont Anastasaki.
Reine Monomere auch aus gefärbtem und verunreinigtem Acrylglas
Die Monomer-Ausbeute des Verfahrens liegt bei bis zu 98 Prozent. Selbst wenn das Ausgangsmaterial Farbstoffe oder Verunreinigungen enthält, ist das Rezyklat sehr rein. Aus den zurückgewonnenen Monomeren lassen sich neue Polymere herstellen, die dieselbe Qualität wie bei der ersten Verarbeitung erreichen.
Auch beim Energiebedarf unterscheidet sich die Methode von bisherigen Verfahren. Die Depolymerisation beginnt bereits bei etwas mehr als 200 Grad Celsius, während dafür bisher mindestens 400 Grad nötig waren, und kommt gänzlich ohne Lösungsmittel aus. „Was unseren neuen Ansatz so spannend macht, ist seine Einfachheit“, sagt Richard Whitfield, Erstautor der Studie und ehemaliger wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe von Anastasaki.
Andere Verfahren des chemischen Kunststoffrecyclings beruhen auf der Pyrolyse, bei der Kunststoff-Polymere bei meist mehr als 400 Grad Celsius in ihre Bausteine zerlegt werden. Die dabei zurückgewonnenen Monomere sind oft wenig rein und enthalten bis zu drei Prozent Verunreinigungen. Das kann die Qualität des Kunststoffs beeinträchtigen, der daraus hergestellt wird.
Bestehende Infrastruktur erleichtert den Schritt in die Industrie
Für die chemische Industrie, die bereits Interesse an der Methode zeigt, liegt der Vorteil darin, dass sie sich mit bestehender Infrastruktur und gängigen Prozessen umsetzen ließe. „Unsere früheren Ansätze hatten den Nachteil, dass Firmen Abläufe und Anlagen hätten ändern müssen, um den Ansatz zu implementieren. Das ist den meisten zu teuer“, erklärt Anastasaki. Acrylglas, auch unter dem Markennamen Plexiglas bekannt, kommt weltweit in großen Mengen in Glasscheiben, Autorücklichtern oder Möbeln zum Einsatz und landet noch häufig im Abfall, obwohl es sich gut recyceln ließe.
Parallel zur Patentanmeldung sucht die ETH Zürich Lizenznehmer für die Methode. „Die Konkurrenz beim chemischen Kunststoffrecycling ist groß“, sagt Anastasaki, „besonders in den USA, wo finanzstarke große Forschungsgruppen auf diesem Gebiet arbeiten.“ Ihre Gruppe stützt sich dabei auf die Grundfinanzierung durch die ETH Zürich.
Als nächste Schritte will Anastasaki die Methode hochskalieren und die Reaktionsmechanismen im Detail verstehen. Auf dieser Grundlage sollen Substanzen entstehen, die den Polymerabbau noch beschleunigen und die Monomer-Ausbeute weiter verbessern. Das Verfahren ist allerdings auf Acrylglas beschränkt, für andere Kunststoffe sind andere Ansätze nötig. „Wir werden versuchen, dieses Prinzip auch auf Polystyrol anzuwenden, einen der weltweit am häufigsten genutzten Kunststoffe“, sagt Anastasaki.
Originalpublikation: Whitfield R, Lohmann V, Agrachev M, Kim H, Wang HS, De Alwis Watuthanthrige N, Truong P, Choi TL, Jeschke G, Anastasaki A: Lower-temperature bulk depolymerization of commercial polymethacrylates, Nature Chemistry 2026, DOI: https://doi.org/10.1038/s41557-026-02232-4
