Schutzhandschuhe finden als CO2-Abscheidungsmaterial ein zweites Leben

Jährlich werden mehr als 100 Milliarden Nitrilkautschukhandschuhe produziert. Sie bestehen aus synthetischen Polymeren – einem chemisch mit Kunststoff verwandten und aus Erdöl gewonnenen Material. Der Großteil wird im Gesundheitswesen eingesetzt und nach einmaligem Gebrauch entsorgt. Dadurch entsteht weltweit eine enorme Menge an Materialabfall.

Simon Kildahl, Postdoktorand am Institut für Chemie der Universität Aarhus, Dänemark, ist nun einem Recyclingverfahren für diese Handschuhe einen Schritt näher gekommen. In einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift CHEM veröffentlicht wurde, zeigen er und seine Kollegen, wie sie im Labor Kautschukabfälle in ein CO₂-Adsorptionsmittel umwandeln können. Das Potenzial, so Kildahl, sei beträchtlich.

„Eine Plastikflasche lässt sich relativ einfach recyceln, wie wir von Pfandsystemen wissen. Andere Kunststoffe sind jedoch problematisch, da sie nicht auf dieselbe Weise wiederverwendet werden können. Daher werden sie oft verbrannt, so wie es derzeit bei Gummihandschuhen der Fall ist“, sagt er.

„In unseren Experimenten haben wir den Handschuh so umgebaut, dass er CO₂ auffangen kann, anstatt zu einem Abfallprodukt zu werden, das bei der Verbrennung CO₂ und andere schädliche Gase freisetzt.“

Simon Kildahl, Erstautor der Studie

Simon Kildahl ist Mitglied der Skydstrup-Gruppe im Rahmen des CO₂-Forschungszentrums der Novo Nordisk Stiftung (CORC). Das Zentrum mit Hauptsitz an der Universität Aarhus ist ein globales Netzwerk von Universitäten, die an der Abscheidung von CO₂ oder dessen Umwandlung in Produkte wie Kraftstoff mittels Power-to-X forschen.

Die Gruppe hat bereits erfolgreich Materialien wie Polyurethanschaum aus Matratzen sowie Epoxidharz und Glasfasern aus Windkraftanlagenflügeln recycelt – Materialien, die zuvor als nicht recycelbar galten. Nun scheint ihnen dies auch mit Gummihandschuhen gelungen zu sein, schreibt die Universität Aarhus.

„Konkret zerkleinern wir den Gummihandschuh in kleine Stücke. Diese reagieren dann mit einem Ruthenium-basierten Katalysator und Wasserstoffgas und können anschließend CO₂ aus simuliertem Rauchgas binden“, erklärt Kildahl. „In der Praxis könnte dies beispielsweise in einem Kraftwerk stattfinden.“

Durch Erhitzen wird das Gummiprodukt regeneriert und das CO₂ erneut freigesetzt, sodass das Gas unterirdisch gespeichert oder in Power-to-X-Anlagen genutzt werden kann. Gleichzeitig wird das Material erneuert und ist bereit, neues CO₂ zu binden. Zwar existieren bereits Materialien zur CO2-Abscheidung, schreiben die Forschenden, doch der neue Ansatz zeichne sich dadurch aus, dass er Abfallmaterialien verwendet, die andernfalls verbrannt oder deponiert würden.

„Die Experimente bringen uns einen Schritt näher an eine klimafreundlichere Alternative, die mit dem Ziel des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) der Vereinten Nationen übereinstimmt, bis 2050 jährlich 5 bis 16 Milliarden Tonnen CO₂ aus der Atmosphäre zu entfernen“, sind sich Kildahl und sein Team sicher. Denn um diese Ziele zu erreichen, müsse CO₂ aus Biomasseverbrennungsanlagen oder direkt aus der Luft abgeschieden werden – bei den derzeitigen Methoden sei dafür jedoch eine Ausweitung der erdölbasierten Produktion erforderlich, was den Klimanutzen insgesamt verringere.

„Deshalb ist es sinnvoll, ein in so großen Mengen verfügbares Abfallmaterial zu nutzen, anstatt noch mehr Öl aus dem Boden zu fördern“, betont Simon Kildahl. „Mit dem Gummihandschuh können wir ein CO₂-Abscheidungsmaterial herstellen, bei dem fast jedes Atom des Produkts aus Abfall stammt, bis auf eine geringe Menge Wasserstoff, der idealerweise mittels Power-to-X aus Wasser gewonnen werden kann.“

Die Experimente befinden sich derzeit im Laborstadium. Ziel ist es, das Verfahren skalierbar und wirtschaftlich rentabel zu gestalten – ein Ziel, das die Forschenden für durchaus erreichbar halten. Auf einer Skala von der ersten Idee (TRL 1) bis zur vollständig implementierten kommerziellen Technologie (TRL 9) befindet sich die Forschung derzeit auf Stufe 3 oder 4.

„Wir arbeiten derzeit im Grammbereich, und Reaktionen können sich anders darstellen und verhalten, wenn wir auf Kilogramm hochskalieren. Aber unsere Ergebnisse sehen sehr vielversprechend aus“, erklärt Kildahl. Das Verfahren muss zudem kostengünstiger werden, da der derzeit verwendete Katalysator teuer ist. „Wir haben jedoch einen Machbarkeitsnachweis erbracht. Es ist durchaus möglich, dass wir in naher Zukunft Stufe 5 oder 6 erreichen können, wenn wir die Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Reaktion verbessern sowie bestimmte Leistungsparameter für die CO₂-Abscheidung mit diesen Materialien optimieren können.“