Forschen für den Umweltschutz: Zigarettenfilter, die sich selbst auflösen
Max-Fabian Volhard forscht in seiner Promotion am Fachbereich Chemieingenieurwesen unter anderem daran, wie sich Zigarettenfilter so präparieren lassen, dass sie sich von alleine zersetzen.
Für seine Versuche im Labor arbeitet Max-Fabian Volhard mit Zelluloseacetat, Meer- und Süßwasser und natürlich dem Katalysator Titandioxid. (Foto: FH Münster/Theresa Gerks)
Noch schwimmt das Zelluloseacetat der Zigarettenfilter im Meerwasser – wie es sich am effektivsten auflöst, erforscht Max-Fabian Volhard. (Foto: FH Münster/Theresa Gerks)
Und das ist auch dringend nötig, denn die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass jährlich zwischen 340 und 680 Tausend Tonnen Zigaretten in unsere Weltmeere gelangen. Damit sind die Kippen das Produkt, das weltweit am häufigsten achtlos in die Natur weggeworfen wird.
„Zigarettenfilter bestehen zu einem großen Teil aus Zelluloseacetat. Das ist ein Polymer – es besteht als Grundeinheit aus Zellulose und wurde mit Essigsäure modifiziert“, erklärt Volhard. „Es lässt sich schlecht abbauen, dafür sind die Acetat-Gruppen des Polymers verantwortlich.“ Ein Zusatzstoff im Filter soll das ändern – genauer gesagt der Katalysator Titandioxid, der als Mineral Anatas in der Erdkruste vorkommt und auf Sonnenlicht reagiert. Wenn Titandioxid von der UV-A-Strahlung im Sonnenlicht angeregt, also aktiviert wird, bildet der Stoff Radikale. Sie greifen die Polymer-Struktur des Zigarettenfilters an und lösen ihn mit der Zeit komplett auf. Nach circa fünf Jahren, so schätzt der Doktorand, bleiben nur Wasser und Kohlenstoffdioxid von der Kippe übrig.
Soweit die Theorie – an deren Umsetzung forscht der 32-Jährige jetzt in den Laboren auf dem Steinfurter Campus der FH Münster. Seine Hauptaufgabe ist es, Titandioxid so zu modifizieren, dass es das Zelluloseacetat wirksam zersetzt und auch mit den über 4.000 Giftstoffen im Zigarettenfilter klarkommt, die sich dort nach dem Abrauchen gesammelt haben. Die Reaktion der Radikale erforscht er in selbstgebauten Photoreaktoren, die das UV-Spektrum der Sonne imitieren. „Das passt sehr gut zu meiner Doktorarbeit, in der ich mich intensiv mit Mikroplastik aus verschiedenen Perspektiven beschäftige“, sagt Volhard.