Das Forschungsprojekt „RecycloSil“ befasst sich mit dem Ziel, das Recycling-Potential von vernetzten Siliconmassen zu evaluieren und ein geeignetes Verfahren zu entwickeln, um vernetzte Siliconprodukte (z. B. alte Siliconbackformen oder Silicondichtstoffe) nach Ende ihres Produktlebenszyklus kontrolliert und energieeffizient wieder in ihre molekularen Bestandteile zu zerlegen. Diese sollen nach Trennung, Reinigung und analytischer Charakterisierung wieder als Sekundärrohstoffe in den Prozess der Siliconherstellung oder anderer Anwendungen zurückgeführt werden. Damit sollen zukünftig sowohl die natürlichen Ressourcen wie auch die Umwelt geschützt, Abfälle reduziert und die aufwendigen, energieintensiven Prozessschritte zur Herstellung von Siliconen eingespart werden. Das Projekt wird von der STAEDTLER Stiftung gefördert.

Zum gezielten Abbau von elastomeren Siliconprodukten sind verschiedene Verfahrensschritte nötig, von der mechanischen Zerkleinerung bis zum chemischen Abbau und die anschließende Isolierung von Produkten und Nebenprodukten. Für den chemischen Abbau sollen vor allem milde Aufschlussmethoden eingesetzt werden, welche in der Lage sind, die in Siliconen enthaltenen Si–O-Bindungen zu spalten und definierte, niedermolekulare Spaltprodukte zu erhalten. Hierbei steht vor allem auch der Einsatz nachhaltiger Aufschlussreagenzien und/oder Lösungsmittel im Vordergrund. Im Schwerpunkt verfolgte Ansätze befassen sich mit der systematischen Untersuchung von Aufschlussverfahren unter Einsatz verschiedener Säuren, welche idealerweise auch in der Natur vorkommen und somit „grün“ sind, sowie der Einsatz von Metall- und Nichtmetallverbindungen, welche einen katalytischen Abbau von Siliconpolymeren ermöglichen. So konnte bereits durch Vorstudien gezeigt werden, dass sich feste Silicone bei Anwesenheit geeigneter Reagenzien bei tiefen Temperaturen < 100 °C oder sogar bei Raumtemperatur vollständig auflösen lassen, wobei Mischungen von siliciumhaltigen Spaltprodukten entstehen, von denen einige sogar in der etablierten Wertschöpfungs- und Prozesskette der Silicone vorkommen und an dieser Stelle wieder in die Herstellung neuer Siliconprodukte zurückgeführt werden könnten.

Im Rahmen des Forschungsprojekts „RecycloSil“ soll zunächst das Lösungs- und Aufschlussverhalten definierter kommerzieller Siliconprodukte gegenüber verschiedenen Aufschlussreagenzien und -mischungen systematisch untersucht und in Hinblick auf die entstehenden Spaltprodukte umfassend bewertet werden. Im Anschluss werden zielführende Ansätze weiter in Bezug auf Ausbeute und Selektivität der untersuchten Reaktion angepasst und optimiert, die erhaltenen siliciumhaltigen Spaltprodukte werden isoliert und exemplarisch zur Herstellung neuer Siliconprodukte (v.a. Siliconöle) eingesetzt, um die Vollständigkeit des Materialkreislaufes beispielhaft zu demonstrieren und zu bewerten.

Am Ende des Projekts soll mindestens ein Verfahren vorliegen, welche eine kontrollierte Spaltung und stoffliche Verwertung von Siliconen sowie der darin enthaltenen siliciumhaltigen Bestandteile ermöglichen soll. Damit sollen die Grundlagen erarbeitet werden, um in drauf aufbauenden Folgeprojekten zusammen mit industriellen Partnern eine gezielte, wirtschaftlich umsetzbare Verfahrensentwicklung zum Recycling von Siliconen durchzuführen.

Projektleiter: Prof. Dr. Dennis Troegel

Bearbeiter: Studierende der Fakultät Angewandte Chemie

Gefördert durch: STAEDTLER Stiftung

Zeitraum: 01. Oktober 2021 – 31. März 2023