Bernhard Sieve

Recycling von PET-Flaschen durch Verseifung

Recycling PET, Verseifung
Recycling von PET-Flaschen durch Verseifung, © Bernhard Sieve

Bernhard Sieve

Versuch: Sek. I/II |Schüler | Zeit: Vorbereitung über Nacht; Nachweisreaktionen 30 min
Das Recycling von PET wird häufig als Musterbeispiel für die Wiederverwendbarkeit von sortenreinen Kunststoffen vorgestellt. Nachfolgend wird die Verseifung von PET als Beispiel für ein rohstoffliches Recycling vorgestellt. Technisch erfolgt dies in alkoholischer Natronlauge. Da dieser Zusatz beim Nachweis von entstehenden Alkoholen stört, wird beim hier vorgestellten Verfahren auf die Zugabe von Alkoholen verzichtet.
Materialien
Trockenschrank, Kristallisierschale, Trichter, Filtrierpapier, 2 Bechergläser (50mL), Reagenzgläser, Tropfpipetten, Messzylinder (25mL), Glasstab, Universalindikatorpapier; PET-Getränkeflasche, Natronlauge (40%ig,GHS 05, GHS 07 ), Salzsäure (konz.,GHS 05 ), Salpetersäure (65%ig., GHS 03, GHS 05 ), Cerammoniumreagenz ( GHS 03, GHS 05, GHS 07 )
Durchführung
1. Vorbereitung: In eine PET-Getränkeflasche gibt man 30 bis 40mL der Natronlauge und legt die Flasche mit einem leicht angedrehten Verschluss in die Kristallisierschale. Diesen Ansatz stellt man über Nacht in einen auf ca. 80 °C temperierten Trockenschrank.
2. Die sich in der Kristallisierschale sammelnde Suspension wird in ein Becherglas überführt. Reste aus der Flasche werden mit Wasser in das Becherglas gewaschen. Die Suspension wird filtriert.
3. Nachweise: Vom Filtrat gibt man zwei Milliliter in je ein Reagenzglas. Die Lösung im ersten Reagenzglas säuert man tropfenweise mit der konzentrierten Salzsäure an (Vorsicht: Wärmeentwicklung) und prüft dabei nach jeder Säurezugabe mit Glasstab und Indikatorpapier den pH-Wert. Ist die Lösung sauer eingestellt, kann man versuchen, den sich bildenden Niederschlag wieder mit der konzentrierten Natronlauge zu lösen.
4. Die Lösung im zweiten Reagenzglas wird mit der konzentrierten Salpetersäure ebenfalls sauer eingestellt (Salzsäure stört hier den Nachweis auf Alkohole). Ausfallende Terephthalsäure wird abfiltriert. Anschließend gibt man Cerammoniumreagenz im Überschuss zu.
Beobachtung und Erklärung
Über Nacht wird der Boden der PET-Getränkeflasche spröde und löchrig (Abb.1 ). Es tritt eine leicht trübe Suspension aus. Zusätzliche Verfärbungen sind das Produkt der Reaktion mit Hilfsstoffen und anderen Polymerisaten im PET. Das PET wird durch die stark alkalische Lösung verseift und es entstehen das vergleichsweise leicht lösliche Natriumsalz der Terepthalsäure sowie Diole wie Ethan-1,2-diol. Der Nachweis der Verseifungsprodukte (Abb.2 ) erfolgt unter anderem durch Ansäuern des Filtrats mit Salzsäure. Dabei bildet sich infolge der Protonierung ein schwer löslicher Niederschlag aus Terephthalsäure. Dieser löst sich in stark alkalischer Lösung wieder. Die freigesetzten Diole bilden wie alle Alkanole mit der gelblichen Cerammoniumnitrat im Überschuss einen tiefroten Farbkomplex. Dieser ist jedoch nicht lange stabil.
Dieser Versuch kann als Modellversuch zum rohstofflichen Recycling von PET genutzt werden. Ein aufwändiges Erhitzen von PET-Flakes unter Rückfluss [1] ist mit der hier vorgestellten Methode nicht nötig.
Alternative qualitative Durchführung
In einen Erlenmeyerkolben werden ca.1g Aktivkohle (gepulvert) eingewogen, CO2 wird im sanften Strom in den Kolben eingeleitet, bis er gefüllt ist. Danach wird der Kolben mit einem Gummistopfen mit Flüssigkeitsmanometer verschlossen. Es ist deutlich zu erkennen, dass sich im Erlenmeyerkolben ein Unterdruck ergibt, der wiederum auf die Adsorption von CO2 an Aktivkohle zurückzuführen ist.
Literatur
[1]Brockmüller, S.: Kohlenstoffdioxid und Klimawandel. UP 20(2009) Nr. 111/112, S.42 – 54
[2]Riedel, E.; Janiak, C.: Anorganische Chemie, de Gruyter, Berlin 2007
[3]Latif, M.: Globale Erwärmung. UC 23(2012) Nr.129
[4]Schroeder; K.; Ozdemir, E.; Morsi, B. I.: Sequestration of Carbon Dioxide in Coal Seams. Journal of Energy and Environmental Research 2(2002) Nr.1, S.54 – 63

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aus: Unterricht Chemie Nr. 172 / 2019

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