Solarreaktor wandelt Plastikmüll in Wasserstoff um

Jedes Jahr werden weltweit rund 400 Millionen Tonnen Kunststoff produziert, davon landet weniger als ein Fünftel im echten Recycling. Forscher der University of Cambridge haben in der Zeitschrift Joule einen Solarreaktor vorgestellt, der schwer recycelbare Kunststoffe und ausgediente Batteriesäure gemeinsam in sauberen Wasserstoff und Essigsäure umwandelt, bei Raumtemperatur und ohne fossile Energie. In Labortests lief der Reaktor 260 Stunden ohne messbare Leistungseinbußen.

Das Dilemma mit schwer recycelbaren Kunststoffen

Mechanisches Recycling funktioniert verlässlich nur für sortenreine Materialien. PET-Flaschen lassen sich noch gut trennen. Nylon aus Kleidung, Polyurethanschaum aus Matratzen und Verbundverpackungen dagegen enden fast immer auf der Deponie oder in der Verbrennung: Ihre Polymerketten überstehen das klassische Einschmelzen nicht intakt und die Sortierung lohnt sich wirtschaftlich kaum. Die OECD schätzt, dass sich die globale Kunststoffproduktion bis 2060 auf rund 1,2 Milliarden Tonnen jährlich verdreifachen wird.

Gleichzeitig stellt ausgediente Bleibatteriesäure aus Altautos ein eigenes Entsorgungsproblem dar. Die Schwefelsäure mit einem Anteil von 20 bis 40 Prozent gilt als Sondermüll, die fachgerechte Entsorgung ist kostspielig. In vielen Regionen der Welt versickert sie unkontrolliert. Dem Forschungsteam um Professor Erwin Reisner und Doktorand Kay Kwarteng an der University of Cambridge kam die Idee, beide Abfallströme miteinander zu koppeln.

Wie das solare Photoreforming funktioniert

Das Verfahren, das die Cambridge-Gruppe "solar-powered acid photoreforming" nennt, läuft in mehreren Schritten ab. Zerkleinerte Kunststoffe aus PET-Flaschen, Nylon oder Polyurethanschaum werden in die wiedergewonnene Schwefelsäure aus alten Autobatterien gegeben. Die Säure zersetzt die Polymerketten in lösliche Molekülbruchstücke. Dann aktiviert Sonnenlicht einen Photokatalysator in der Lösung und treibt eine Reaktion an, bei der diese Bruchstücke zu Wasserstoff und Essigsäure oxidiert werden.

Essigsäure ist ein wichtiger Industrierohstoff, der unter anderem für Kunstfasern, Lösungsmittel und Konservierungsmittel benötigt wird. Der erzeugte Wasserstoff kann direkt als Kraftstoff genutzt oder in einem Brennstoffzellensystem eingesetzt werden. Das Verfahren arbeitet laut der im April 2026 in Joule publizierten Studie (DOI: 10.1016/j.joule.2026.102347) bei Raumtemperatur. Die Schwefelsäure wird im Reaktionsprozess verbraucht und dabei neutralisiert, sodass am Ende weder Plastikrückstände noch gefährliche Säure übrig bleiben.

Im Vergleich mit anderen Verwertungsansätzen

Das am weitesten verbreitete industrielle Verfahren zur energetischen Kunststoffverwertung ist die Pyrolyse: Kunststoffe werden auf 400 bis 700 Grad Celsius erhitzt und zerfallen in ein rohölartiges Flüssigkeitsgemisch, das anschließend raffiniert werden muss. Das Verfahren ist energieintensiv, erzeugt erhebliche Mengen CO₂ und liefert ein unsauberes Produktspektrum. Das Photoreforming arbeitet hingegen bei Raumtemperatur und nutzt Sonnenlicht als einzigen externen Energieeintrag.

Der zweite Vergleich betrifft die Wasserstoffproduktion selbst. Heute entstehen rund 96 Prozent des weltweiten Wasserstoffs aus fossilen Brennstoffen, überwiegend durch die Dampfreformierung von Erdgas. Dabei fallen laut Internationaler Energieagentur (IEA) etwa 9 bis 10 Kilogramm CO₂ pro Kilogramm Wasserstoff an. Grüner Wasserstoff aus Elektrolyse mit Solarstrom ist zwar emissionsfrei, aber noch deutlich teurer, weil die Anlagekosten für Elektrolyseure hoch sind. Der Cambridge-Reaktor kombiniert saubere Wasserstofferzeugung mit dem gleichzeitigen Abbau von Abfallmaterial, ohne separate Elektrolyseur-Infrastruktur. Bei erfolgreicher Skalierung wäre er potenziell günstiger als reine Elektrolyse.

Was bis zur ersten Pilotanlage fehlt

Der Laborprototyp liefert einen Machbarkeitsnachweis, ist aber noch kein Industrieprototyp. Die größte technische Herausforderung bei der Skalierung ist der Umgang mit konzentrierter Schwefelsäure im großen Maßstab: Reaktorbehälter, Pumpen und Rohrleitungen müssen dauerhaft korrosionsbeständig sein, was Materialkosten und Konstruktionskomplexität erhöht. Ein zweites Problem ist die Lichtversorgung: Photoreforming-Reaktoren brauchen ausreichend Solarstrahlung auf ihrer Reaktionsfläche, was bei größeren Einheiten geometrisch schwierig zu skalieren ist.

Cambridge Enterprise, der Technologietransferarm der Universität und der britische Forschungsrat UKRI unterstützen eine Weiterentwicklung in Richtung Pilotanlage. Einen konkreten Zeitplan nannte das Team in der Joule-Publikation nicht. Vergleichbare solarkatalytische Verfahren, etwa die biologisch-katalytische Wasserspaltung, brauchten typischerweise fünf bis zehn Jahre vom Laborprototyp zur ersten Pilotanlage. Für den Cambridge-Reaktor bedeutet das: Ein industrieller Einsatz ist realistisch noch in diesem Jahrzehnt möglich, aber es wird kein kurzer Weg sein.