Die anderen Kandidaten

PET-Recycling: Das Sortiersystem filtert Fremdstoffe restlos aus PET-Granulat, sodass es wieder für die Produktion von Flaschen ge-nutzt werden kann.

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Sensor-System für Kunststoff-Recycling

Einweg-Getränkeflaschen aus PET waren lange als umweltschädlich und stark belastend für das Klima verschrien. Studien belegen, dass sie Umwelt und Klima nicht stärker belasten als Glasflaschen - vorausgesetzt das PET-Material wird für neue Flaschen wiederverwertet. Dazu muss das PET komplett von Fremdstoffen und Verunreinigungen beseitigt werden. Die dafür notwendige Technologie haben Prof.-Dr. Gunther Krieg, Dipl.-Ing. (FH) Dirk Fey und Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Bohleber entwickelt. Im Sortiersystem „Powersort 200" der Firma Unisensor eingebaut, ermöglicht es erstmals Polyethylenterephtalat (PET) sauber und sortenrein zu trennen.

Das Verfahren basiert auf der Hochgeschwindigkeits-Laserspektroskopie: Leistungsstarke Laser bestrahlen Granulat oder die zu kleinen Flocken gemahlenen Kunststoffe mit ultraviolettem, sichtbarem und infrarotem Licht. Das Licht regt Moleküle im Kunststoff an, die das Licht zurückstreuen. Die im Streulicht enthaltenen Wellenlängen sind ein für das Material charakteristischer physikalischer Fingerabdruck. Sensoren, die das Licht auffangen und blitzschnell analysieren, können anhand dieses Abdrucks zuverlässig PET von anderen Wertstoffen wie PVC oder Nylon, Farbresten und Verschmutzungen, wie Papier oder Leimresten, unterscheiden. Mittels Überschalldüsen lassen sich die unerwünschten Substanzen dann entfernen. Selbst kleinste, bisher nicht detektierbare Fremdstoffe werden aussortiert, sodass sich der recycelte Kunststoff bedenkenlos wieder zur Herstellung neuer Getränkeflaschen nutzen lässt.

Die Auswahl und Optimierung von Katalysatoren hilft, chemische Prozesse effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten.

Reihentest für Katalysatoren

Der dritte Kandidat für den Deutschen Zukunftspreis ist eine Lösung, um die optimalen Katalysatoren für chemische Reaktionen schnell und effizient zu ermitteln. Prof. Dr. Ferdi Schüth, Dr. Dirk Demuth und Dr. Wolfram Stichert wiesen den Weg, um eine Vielzahl verschiedener Stoffe gleichzeitig auf ihre Tauglichkeit als Katalysator zu testen - und dabei treffsicher den wirkungsvollsten Reaktionsbeschleuniger zu identifizieren.

Herzstück des von den Forschern und der Heidelberger hte AG (high throughput experimentation company) entwickelten Systems ist die Parallelreaktortechnik. Sie bündelt mehrere Dutzend einzelne Rohre, in denen das Reaktionsmedium über unterschiedliche Katalysator-Kandidaten synchron hinweg strömt. Auf diese Weise laufen zahlreiche Experimente parallel ab, die bislang aufwendig nacheinander durchgeführt werden mussten. Neue Katalysatoren, etwa für schadstoffärmere Verbrennungsprozesse, lassen sich so bis zu 100 Mal schneller auffinden. Um das effektive Experimentiersystem zu verwirklichen, mussten auch neuartige und schnelle Analysetechniken entwickelt werden - unter anderem mithilfe von künstlicher Intelligenz. Auch eine speziell an das Verfahren angepasste Software, die die Messdaten erfasst und auswertet, gehört zu den tragenden Säulen der Innovation.

Das Hochdurchsatzverfahren senkt die Kosten der Katalysatorentwicklung und legt die Basis für neue technische Möglichkeiten in vielen Bereichen der Industrie: Es gibt den Automobilingenieuren ein Werkzeug an die Hand, um auch künftige strengere Abgasnormen erfüllen zu können. Es hilft beim Ersatz von Erdöl durch nachwachsende Rohstoffe, etwa bei der Herstellung synthetischer Biokraftstoffe. Und es beschleunigt die Entwicklung von neuen Materialien für leistungsfähige Batterien für den Einsatz in Elektroautos.

Der Umsatz mit Katalysatoren beträgt weltweit jährlich über zehn Milliarden Euro. Die damit erzielte Wertschöpfung ist noch 100- bis 1000-fach höher.