Windeln sind ein Verbundmaterial: In ihrem Inneren befindet sich eine Mischung von Zellulose, die in diesem Fall Watte-artig und für ein möglichst angenehmes Tragegefühl notwendig ist, und dem sogenannten Superabsorber, der aus dem Natriumsalz der Polyacrylsäure besteht und ein Vielfaches des eigenen Gewichts an Flüssigkeit aufnehmen kann. Beide Materialien sind für sich genommen gut recycelbar. Im Falle von Windeln müssen sie aber zunächst entmischt werden. Das ist kompliziert und nicht bei allen Herstellern möglich.
Extrem zähflüssige Masse
„Wenn auf diese Mischung aus Zellulose und Superabsorber eine Flüssigkeit kommt, entsteht daraus eine gelförmige Masse. Eine gute Durchmischung und Behandlung der Masse mit Enzymen wird dadurch unmöglich“, so Dr. Anne Zeck, Gruppenleiterin am Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut (NMI). Durch Zugabe von Kalziumchlorid gibt der Superabsorber die gebundene Flüssigkeit wieder ab. Die geschredderte Windelmasse kann nun gut durchmischt werden.
Zellulose-Abbau ist nicht neu – in Windeln aber schon
Der nächste Schritt war die Suche nach Enzymen, welche den Zellulose-Abbau übernehmen können. „Bei dieser Suche sind vor allem zwei Kriterien wichtig: Aus einem riesigen Angebot an Enzymen mussten wir welche finden, die in dem sehr speziellen Umfeld einer Windel zuverlässig in der Lage sind, die Zellulose in lösliche Zuckermoleküle umzuwandeln. Zugleich durften diese Enzyme aber nicht zu teuer sein, damit die Technik eine realistische Chance hat, später auf dem Markt zu bestehen“, beschreibt Zeck die Herausforderungen. Bei dieser Suche unterstützte die Firma Candidum.
0,7 Gramm Enzyme bauen 800 Gramm Zellulose ab
Ganze 0,7 Gramm der letztlich ausgewählten Enzyme gab das Team um Zeck auf 5,8 Kilogramm Windelmaterial, das sie zuvor geschreddert und mit Wasser getränkt hatten – denn Windeln landen nun mal in gebrauchtem, also feuchtem Zustand im Müll. Diese Mischung schüttelten sie mehrere Tage bei 50 Grad Celsius. In dieser Zeit bauten die Enzyme 800 Gramm Zellulose ab und produzierten daraus Zucker, der mit der wässrigen Phase entfernt wurde. Übrig blieben fünf Kilogramm des geschredderten Windelmaterials, welches vorwiegend Superabsorber enthält.
Im nächsten Schritt wird Arcus Greencycling in Technikumsmaßstab testen, ob das Zellulose-arme Verbundmaterial sich deutlich besser chemisch recyceln lässt. Dabei geht es um die Frage, ob diese Pyrolyse und somit die Rückführung der Rohstoffe in den Kreislauf besser gelingt. Für die Zucker-haltige Flüssigkeit sollen Wege geprüft werden, um diese zukünftig stofflich nutzen zu können. Der Wasserverbrauch muss ebenfalls noch optimiert werden. Denn erst dann wäre das Recycling wirklich erfolgreich und sowohl ökologisch als auch ökonomisch sinnvoll. Auf dem Weg dorthin ist der erfolgreiche Einsatz der Enzyme in schwieriger Umgebung aus Sicht der Projektbeteiligten nichtsdestotrotz ein Meilenstein.
