ISBN 9783843956352

978-3-8439-5635-2, Reihe Thermodynamik

Maria Schlüter
Advancing PET Glycolysis: Development of a Thermodynamic Reaction Kinetics Model and a Water-Free Downstream Process

192 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2025), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Im Zuge der Kreislaufwirtschaft stellt das Recycling von Polyethylenterephthalat (PET) eine globale Herausforderung dar. Verfahren, die PET zu hochwertigen Monomeren verarbeiten, bieten Lösungen zur Reduzierung von Kunststoffverschmutzung und CO2-Emissionen. PET-Glykolyse ist eine vielversprechende chemische Recyclingmethode, bei der PET mit Ethylenglykol (EG) zu Bis(2-hydroxyethyl)terephthalat (BHET) depolymerisiert wird. Dieses Verfahren kann die Abhängigkeit von fossilen Ressourcen verringern und eine geschlossene Kunststoffwirtschaft fördern. Diese Arbeit adressiert zentrale verfahrenstechnische Herausforderungen des PET-Glykolyse-Prozesses.

Empirische Modelle für die Reaktionskinetik erfassen die empfindliche Dynamik der Reaktion unter verschiedenen Bedingungen nur unzureichend. Daher wurde ein Vorhersagemodell auf Basis der Zustandsgleichung electrolyte Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory (ePC-SAFT) entwickelt. Es berücksichtigt Reaktandenverhältnisse, Katalysatorkonzentrationen, Temperaturen sowie die Komponente γ-Valerolacton (GVL) und ermöglicht die präzise Modellierung von Reaktionsgleichgewicht und Kinetik.

Außerdem hat sich die Forschung bislang wenig mit dem Downstream-Prozess der PET-Glykolyse zur effizienten BHET-Gewinnung aus dem Reaktionsgemisch befasst. Konventionell wird heißes Wasser zur Förderung der Kristallisations-, Filtrations- und Trocknungsraten von BHET eingesetzt, welches jedoch energieintensive Destillation und Katalysatordesaktivierung durch Wasserkontakt verursacht. Deshalb wurde ein wasserfreier Downstream-Prozess entwickelt, der ein effizientes Recycling von Lösungsmitteln, Katalysatoren und glöstem BHET ermöglicht.