EVALINA Elektrochemische Valorisierung von hochchlorierten persistenten Abfällen

Aus der Zeit der Herstellung der mittlerweile obsoleten hochchlorierten Pestizide wurden große Mengen an mehrfachchlorierten organischen Produktionsrückständen weltweit deponiert. Dies entsprach dem damaligen Entsorgungsstandard. Diese Verbindungen sind sehr stabil und werden kaum durch mikrobielle und andere Degradationspfade abgebaut. Nach neustem Entwicklungsstand werden heute Hochtemperaturverbrennungsprozesse zur Beseitigung dieser Rückstände genutzt. Die sichere Verbrennung der alten Deponierückstände ist energieintensiv und erzeugt sehr hohe Entsorgungskosten. Es ist daher erforderlich, effizientere und vor allem nachhaltigere Abbaumethoden zur sicheren Beseitigung dieser persistenten Verbindungen zu entwickeln.

Erste Untersuchungen zeigten, dass das elektrochemische Verfahren zur Behandlung von hochchlorierten organischen Verbindungen (z.B. die Isomere des Hexachlorcyclohexans (HCH) aus Deponien) eine neue nachhaltige Möglichkeit darstellt, um diese Abfälle sicher, wertschöpfend und zudem kostengünstiger abzubauen.

Ziel des Verbunds EVALINA ist es, HCH-Rückstände aus Deponien in weiterverwertbare Bausteine für technische Synthesen umzuwandeln. Das erfolgsversprechende Verfahren, das hierzu angewendet wird, ist die kathodische Dehalogenierung (reduktive Abspaltung von Chlor-Verbindungen) von HCH. Diese kann bei sehr milden Bedingungen an einer preiswerten Graphitelektrode durchgeführt werden. Dabei entsteht aus dem Cyclohexan-Grundkörper das aromatische Molekül Benzol, welches als nützlicher Grundstoff in der organischen Synthese weiter verwertet werden kann. Dieser neue elektrochemische Zugang zum Abbau von chlorierten organischen Verbindungen kann somit den Einsatz von fossil gewonnenen Grundchemikalien für nachfolgende Synthesen ersetzen. Die aus dem HCH freigesetzten Chloride können in der gleichen elektrochemischen Reaktion direkt an ungesättigte Kohlenwasserstoffe addiert werden, um Zugang zu synthetisch wertvollen Dihalogeniden zu schaffen oder auch in vielseitig anwendbares Chlorgas überführt werden.

Die enge Zusammenarbeit der Johannes Gutenberg-Universität, ESy-Labs GmbH und dem Wissenschafts- und Technologieunternehmen Merck ermöglicht es, dass eine effiziente Hochskalierung der HCH-Elektrolyse weiter untersucht und die Umsetzung evaluiert wird. Zur Implementierung der erarbeiteten Methode ist eine mobile Pilotanlage geplant, um die Elektrolyse an den Ort der HCH-Vorkommen zu bringen und so das Upcycling von HCH zu Wertprodukten zu ermöglichen.

Koordinator:
Siegfried R. Waldvogel (MPI CEC) siegfried.waldvogel@cec.mpg.de

Tobias Gärtner (ESy-Labs) info@esy-labs.de