TU Berlin entwickelt Verfahren, das gebrauchte Silikone bis zu 99 Prozent zurückgewinnt

An der TU Berlin haben Forschende ein Verfahren entwickelt, das gebrauchte Silikone bis zu ihrem Grundbaustein Dimethyldichlorsilan abbauen kann. Bei einzelnen Produkten wurden nach 24 Stunden bis zu 99 Prozent dieses Ausgangsstoffs zurückgewonnen. Die Ergebnisse erschienen am 29.10.2026 als „Fast Track“-Onlinepublikation in der Fachzeitschrift Nature; das Verfahren wurde zur Patentierung eingereicht.

Das klingt zunächst trocken, ist aber für den Alltag ziemlich relevant. Silikone stecken in Dichtungen, medizinischen Schläuchen, Babyflaschensaugern, Backformen und Silikondeckeln. Sie halten Hitze und Chemikalien aus, weisen Wasser ab, bleiben aber für Sauerstoff durchlässig. Genau diese Robustheit macht sie nach dem Gebrauch zum Recycling-Brocken.

Vom Quarzsand zurück zum Ausgangsstoff

Altsilikon wird bislang häufig verbrannt oder deponiert. Bestehende Verfahren bereiten es mechanisch auf oder zerlegen es chemisch in kleinere, ringförmige Siloxane. Daraus entstehen oft Silikone mit geringerer Qualität. Für einen vollständigen Kreislauf müsste das stabile Silizium-Sauerstoff-Rückgrat der Polymerketten dagegen bis zum Dimethyldichlorsilan zurückgeführt werden.

Der Aufwand der Neuproduktion ist beträchtlich: Elementares Silizium wird aus Quarzsand bei etwa 2.000 °C gewonnen. Anschließend entsteht daraus in mehreren Schritten Dimethyldichlorsilan. Bei der Polymerbildung werden dessen Chloratome durch Sauerstoff ersetzt; es bildet sich eine Silizium-Sauerstoff-Kette. Über Kettenlänge und Seitenmoleküle lassen sich die Eigenschaften der späteren Silikone verändern.

Das neue Verfahren setzt genau dort an. Ein Silyliumion dient als Katalysator und spaltet gezielt die Si–O–Si-Bindungen. Aus Phosgen, COCl₂, entfernt das Silyliumion ein Chloridion; dabei entsteht COCl⁺. Dieses kann die Bindungen in den Silikonketten aufbrechen. Der freiwerdende Sauerstoff wird unmittelbar als Kohlendioxid abgeführt, damit keine Nebenreaktionen entstehen.

Phosgen ist hochgiftig und wird industriell unter anderem für Ausgangsstoffe von Polyurethanen eingesetzt. Im Labor verwendete das Team deshalb den Feststoff Triphosgen, der im Reaktionszyklus Phosgen freisetzt und leichter zu handhaben ist. Das Silyliumion katalysiert dabei sowohl die Freisetzung als auch die Aufspaltung der Polymerketten.

Backformen, Sauger und ein gemischter Abfallstrom

Erprobt wurde die Reaktion an gebrauchten Silikonbackformen, Babyflaschensaugern, Silikondeckeln und weiteren Konsumprodukten. Sie lief bei rund 80 °C über 24 Stunden – verglichen mit der Herstellung aus Quarzsand ist das ein eher milder Temperaturbereich.

Bei einzelnen Produkten erreichte die Rückgewinnung bis zu 99 Prozent Dimethyldichlorsilan. Eine Mischung verschiedener gebrauchter Silikonartikel kam auf 86 Prozent Ausbeute. Für die Praxis ist gerade dieser Versuch wichtig: Nicht nur saubere Einzelstücke, sondern auch reale, gemischte Abfallströme ließen sich verarbeiten.

Das Team um Prof. Dr. Martin Oestreich arbeitet allerdings noch an offenen Punkten. Die Arbeitsgruppe sucht Alternativen zu Phosgen und entwickelt Reinigungsverfahren, mit denen mögliche Phosgenrückstände aus dem zurückgewonnenen Dimethyldichlorsilan entfernt werden können. Oestreich ist Einstein-Professor, leitet das Fachgebiet „Organische Chemie/Synthese und Katalyse“ und gehört dem TU-Berlin-Exzellenzcluster UniSysCat an.

Seit 15 Jahren forscht die Gruppe an Silyliumionen, seit etwa fünf Jahren auch an deren Einsatz für das Silikonrecycling. Der zurückgewonnene Grundbaustein könnte Teile des energieintensiven Herstellungswegs einsparen und neue Silikonprodukte mit veränderten Eigenschaften ermöglichen. Bis dahin bleibt noch einiges zu putzen, zu prüfen und vermutlich auch zu riechen, was im Labor nach Chemie eben so riecht.

Ein kleiner Stoffstrom in einer großen Kunststoffwelt

Der Markt für Silikonprodukte lag 2025 bei mehr als 21 Milliarden Euro; für 2033 werden mehr als 33 Milliarden Euro erwartet. Gleichzeitig zeigt der Blick auf Kunststoffe insgesamt, wie groß die Aufgabe ist: In Deutschland fielen 2023 5,91 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle an. Rund 94 Prozent stammten aus privaten Haushalten und dem gewerblichen Endverbrauch, etwa 6 Prozent aus Herstellung und Verarbeitung. Zusätzlich gab es 0,43 Millionen Tonnen Nebenprodukte, die nicht als Abfall gelten und wieder in die Produktion zurückgeführt wurden.

Von den Kunststoffabfällen wurden 2023 99,5 Prozent verwertet. 2,27 Millionen Tonnen beziehungsweise 38,4 Prozent wurden werkstofflich oder rohstofflich/chemisch verwertet. Energetisch verwertet wurden 3,61 Millionen Tonnen beziehungsweise 61,1 Prozent: 2,25 Millionen Tonnen in Müllverbrennungsanlagen und 1,36 Millionen Tonnen als Ersatzbrennstoff, unter anderem in Zement- und Kraftwerken. Rund 32.000 Tonnen beziehungsweise 0,5 Prozent wurden beseitigt, etwa durch Deponierung oder Verbrennung ohne ausreichende Energienutzung.

Die Kunststoffindustrie verarbeitete 2023 insgesamt 12,8 Millionen Tonnen Kunststoffe, 8,5 Prozent weniger als 2021. Knapp 10,4 Millionen Tonnen waren Primärkunststoffe aus fossilen Rohstoffen – 11,4 Prozent weniger als 2021. Dazu kamen etwas mehr als 1,9 Millionen Tonnen Rezyklate und 0,5 Millionen Tonnen Nebenprodukte. Der Einsatz von Rezyklaten und Nebenprodukten stieg gegenüber 2021 um 6,2 Prozent; Rezyklate machten 15 Prozent, Nebenprodukte 3,9 Prozent der verarbeiteten Kunststoffmenge aus.

Nach Bereinigung um Im- und Exporte lag der Kunststoffverbrauch in Deutschland bei knapp 11,3 Millionen Tonnen, 4,6 Prozent unter dem Wert von 2021. Den größten Anteil der verarbeiteten Kunststoffe stellten fünf Thermoplaste: Polyethylen mit 3,47 Millionen Tonnen, Polypropylen mit knapp 2,21 Millionen Tonnen, Polyvinylchlorid mit 1,55 Millionen Tonnen, Polyethylenterephthalat mit 830.000 Tonnen sowie Polystyrol und expandiertes Polystyrol mit 625.000 Tonnen. Zusammen entfielen auf sie 67,7 Prozent.

Weitere Thermoplaste wie Polycarbonat, Polyamid und ABS/SAN kamen auf 15,3 Prozent. Sonstige Kunststoffe, darunter Duroplaste, Polyurethane und Mischkunststoff-Rezyklate, machten 17 Prozent aus. Eingesetzt wurden Kunststoffe vor allem für Verpackungen mit 29,9 Prozent, im Bauwesen mit 23,7 Prozent, in der Fahrzeugindustrie mit 11,1 Prozent sowie in Elektro- und Elektronikgeräten mit 7,0 Prozent.

Sauber sortiert läuft es leichter

Wie gut Recycling funktioniert, hängt stark von der Herkunft ab. Abfälle aus der Kunststofferzeugung wurden 2023 zu 85 Prozent stofflich verwertet, Abfälle aus der Kunststoffverarbeitung zu knapp 88 Prozent. Bei Kunststoffabfällen aus privaten Haushalten lag der Anteil dagegen bei knapp 33 Prozent, beim gewerblichen Endverbrauch bei etwa 39 Prozent. Industrielle Abfälle fallen meist sauberer und sortenreiner an; Haushalts- und viele Gewerbeabfälle sind häufiger verschmutzt und vermischt.

Seit 2021 wird die Recyclingquote bereits vor dem letzten Recyclingprozessschritt berechnet, etwa vor Pelletierung, Extrusion oder Formgebung. Verluste durch Zerkleinerung, Nachsortierung und Waschen werden abgezogen und überwiegend der energetischen Verwertung zugerechnet. Nebenprodukte weist die Statistik seit 2021 getrennt von Kunststoffabfällen aus. Vergleiche mit älteren Recyclingquoten sind deshalb nur eingeschränkt möglich.

2023 wurden 1,93 Millionen Tonnen Rezyklate und 0,5 Millionen Tonnen wieder eingesetzte Nebenprodukte in neuen Produkten verwendet. Bauprodukte und Verpackungen waren die wichtigsten Einsatzbereiche; zusammen entfielen auf sie rund 67 Prozent. Von den eingesetzten Rezyklaten stammten 1,54 Millionen Tonnen beziehungsweise 79,8 Prozent aus Post-Consumer-Abfällen und 0,39 Millionen Tonnen beziehungsweise 20,2 Prozent aus Produktions- und Verarbeitungsabfällen.

Bei Silikonen liegt