Plastiktüte im Reagenzglas: Rostocker Team gewinnt aus Polyethylen Nylon-Vorstufen

Ein paar Schnipsel einer Plastiktüte, ein Reagenzglas, stark verdünnte Salpetersäure, etwas Wasserstoffperoxid und Wärme: Mehr braucht die Gruppe um den Chemiker Esteban Mejía am Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) in Rostock nicht, um Polyethylen zu zerlegen. Man könne dabei zuschauen, „wie das Polyethylen sich auflöst“, beschreibt Mejía den Versuch. Was übrig bleibt, sind sogenannte Dicarbonsäuren. Aus solchen Molekülen lässt sich Nylon herstellen.

Das Besondere: Die Reaktion läuft bei höchstens 120 Grad Celsius und ganz ohne Katalysator. Noch ist das ein Laborergebnis. Aber es zeigt einen Weg, wie aus einem besonders hartnäckigen Abfallstoff ein gefragter Rohstoff werden könnte.

Warum Polyethylen so schwer zu recyceln ist Polyethylen steckt in Tüten, Folien und vielen Verpackungen. Zusammen mit Polypropylen macht es nach Angaben des LIKAT rund vier Fünftel des Kunststoffmülls aus, weltweit schätzungsweise 400 Millionen Tonnen im Jahr.

Chemisch ist der Stoff denkbar schlicht gebaut: sehr lange Ketten aus Kohlenstoff und Wasserstoff, Glied an Glied. Genau das macht ihn so robust. Anders als manche anderen Kunststoffe hat Polyethylen keine eingebauten Sollbruchstellen, an denen man die Kette gezielt wieder in ihre Bausteine zerlegen könnte. Man kann sich das vorstellen wie eine endlos lange Perlenkette ohne Verschluss: Wer sie öffnen will, muss irgendwo mit Gewalt ansetzen. Dieselbe Stabilität sorgt dafür, dass Polyethylen in der Umwelt sehr lange überdauert.

Das klassische mechanische Recycling, also schreddern und neu einschmelzen, liefert meist Produkte mit schlechteren Eigenschaften und klappt am besten mit sauber sortiertem Material. Beim chemischen Recycling wird Polyethylen häufig in der Pyrolyse auf bis zu 600 Grad erhitzt. Das kostet viel Energie. In den USA werden laut LIKAT bereits Pyrolyseanlagen stillgelegt. Andere Verfahren arbeiten mit hohem Druck, was Explosionsrisiken birgt, und mit Katalysatoren aus teuren Edelmetallen.

Sanfter als frühere Versuche Dass sich Polyethylen mit Salpetersäure in Dicarbonsäuren umwandeln lässt, ist nicht völlig neu. Frühere Arbeiten setzten allerdings hochkonzentrierte Säure bei 180 Grad und teils die Mikrowelle ein. Mejía nennt das „recht harsche Prozesse“. Die Rostocker kommen mit stark verdünnter Säure und deutlich weniger Hitze aus. Ganz einfach ist die Reaktion trotzdem nicht: Die Wärmezufuhr muss genau stimmen. Bleiben die Zwischenprodukte zu lange im Gefäß, entsteht ein kompliziertes Gemisch.

Auch beim Ergebnis hat das Team Fortschritte gemacht. In früheren Veröffentlichungen reichten die entstandenen Ketten von zwei bis über 40 Kohlenstoffatomen. Solche Gemische wurden etwa als Tenside für Seife genutzt. Die Rostocker Gruppe konnte die Kettenlänge auf vier bis zehn Kohlenstoffatome eingrenzen.

Was noch fehlt Für Nylon ist vor allem eine Kettenlänge gefragt: genau sechs Kohlenstoffatome, wie bei der Adipinsäure. Diese Säure ist bislang nur ein Teil des Produkts. Wie groß ihr Anteil ist, nennt das Institut nicht. Den Anteil dieser einen Kettenlänge zu steigern, ist deshalb das nächste Ziel; das stellt auch höhere Anforderungen an das spätere Trennen der Produkte. Außerdem wollen die Forschenden genauer verstehen, welche Zwischenprodukte wann und wie schnell entstehen.

Die Pressemitteilung des Instituts spricht von einer massenhaften Nutzung als Ausgangsstoff für Nylon. So weit ist es noch nicht. Langfristig strebt das Team ein Verfahren im größeren Technikumsmaßstab an. Bei der Verbesserung der Selektivität arbeitet es mit Udo Kragl von der Universität Rostock zusammen; unter anderem dafür wurde eine Förderung bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft beantragt. Die Ergebnisse sind zudem noch nicht in einer Fachzeitschrift begutachtet erschienen. Ein Manuskript für das „Journal of the American Chemical Society“ ist in Vorbereitung. An dem Thema arbeitet der Postdoktorand Satyajit Panda erst seit April 2026.

Der mögliche Nutzen ist groß. Weltweit werden schätzungsweise acht Millionen Tonnen Polyamid hergestellt, so der Fachbegriff für Nylon, und zwar bislang auf Erdölbasis. „Eine massenhafte Aufbereitung für die Nylon-Produktion würde die Umwelt entlasten“, sagt Mejía. Ob aus der Plastiktüte im Reagenzglas eines Tages Nylon in großem Stil wird, müssen die nächsten Jahre zeigen. Der erste Schritt ist gemacht.