Experimente zum Thema Kunststoff-Müll mit "Hausmitteln" ...

Hallo Leute,

... hab' mal auf die Schnelle ein paar Versuche zum "Karbonisieren" mit Zitronensäure als Katalysator gemacht ... wollte einfach nur sehen, ob mit "Küchenchemie" und "Pi_mal_Daumen" in ein paar Stunden schon irgendwas zu sehen wäre

Aufbau = Schnellkochtopf auf einem Induktions-Kochfeld, 250mm Dest. Wasser (aus dem Kondenstrockner meiner Frau) und 1 Tl. Zitronensäure.

Ein paar Holz-Bröckchen, etwas Natur-PLA-Granulat (die runden Körnchen) und etwas Natur-ABS-Granulat (die kantigen Schnipsel) reingegeben und bei 100°C im "roten" Bereich etwa 15 Minuten lang "dampfen" lassen:






- nach 20 Minuten ist das Holz schon etwas dunkler geworden, am Kunststoff war noch nichts zu sehen:




- nach etwa 3 Stunden mit nur 80°C (Druck-Anzeigestift zeigt nichts an) ist das Holz schon deutlich braun geworden (in der Mitte ein "originales" Stück) und das Granulat zeigt eine leichte Gelb-Färbung (das kleine Häufchen rechts ist "unbehandeltes" PLA), was mich doch schon positiv überrascht ... eigentlich habe ich da bei unter 100°C und nur wenigen Stunden noch nichts erwartet ... die Original-Experimente sagten was von Stroh, 120°C und "über Nacht", bis dast Stroh zu "Torf" wurde:






Das sollte mit feingemahlenem Kunststoff also auch schon irgendwas machen ... die Frage ist nur was genau

Edited 1 time(s). Last edit at 01/09/2019 09:38AM by VDX.

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Viktor
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Hi Viktor,
Meinst Du das sind schon die ersten Anzeichen für eine aufspaltung der Molekülketten? Hydrokohleo
Warum bist du gerade mit PLA gestartet? Wegen den instabileren Monekülketten oder wegen der Giftigkeit?

Ich frage mich auch noch, ob das Holz eventuell auch noch Einfluss auf den Prozess übt.

Wie ich sehe müsstest du jetzt noch zwei weitere Experimente unter gleichen Bedingungen machen. Ohne Holz und ohne Zitronensäure.

Interessant wäre natürlich welche möglichen Katalysatoren oder Lösungsmitteln es im Haushalt auch noch gibt.

Wie ich bisher gelesen habe gibt es bisher zwei verschiedene Ansätze in der Kunststoff Recycling Forschung.

Entweder durch Verdampfen bei hohen Temperaturen und anschließender kondensierung der Dämpfe.

Oder wie Du bei niedrigeren Temperaturen unter Druck mit Hilfe eines Katalysators oder Lösungsmittels.

Gruß Micha.

Was mir jetzt noch zu dem Thema eingefallen ist. Bei den Müll strudeln gibt es doch sicher aktive Submarine Vulkane. Das heißt kostenlose umweltschonende Hitze und Druck.
Das könnte man doch Theoretisch jetzt schon mit in deine Story mit einbauen.

Gruß Micha

... verrat doch nicht gleich alles!

Ein paar Optionen/Interaktionen mit "Vulkanen" hatte ich mir auch schon überlegt ... einiges würd in die Story oder ins Spielkonzept passen ... anderes klingt heute noch zu sehr nach "SciFi", wäre aber mit "groß genug" Denken in ein paar Jahren schon noch irgendwie angehbar ...


***

Zum Versuch - das PLA- und ABS-Granulat hatte ich gerade griffbereit da und die sind beide "Natur", also ohne Additive, die da evtl. noch mit wechselwirken könnten.

Wegen der leichten Gelb-Färbung -- das könnte schon vom Holz kommen - das Wasser ist jetzt auch leicht bräunlich (köntte das schon Humus-Säure sein?) und könnte die Oberfläche evtl. schon etwas eingefärbt haben.

Werd's bei nächster Gelegenheit mal nur mit PLA und Zitronensäure probieren ...


*** EDIT ***

... hab' beim Kauf der Zitronensäure in der Apotheke mal zur Sicherheit gefragt, ob ich noch NaOH frei kaufen könnte -- das fällt zwar auch schon unter die "Meldepflicht", ich kann das aber noch kaufen - 1kg kostet um die 10€

Damit könnte was in Richtung "superstabile Strukturen" aus in heißer Natronlauge ausgekochtem Holz, das dann in einer Presse und Vakuum auf etwa 1/6 komprimiert werden kann und danach eine (wasserfesten) Folie mit der mehrfachen Festigkeit von Stahl ergibt! -- damit hätte ich einige *zig Killer-Applikationen!

Edited 1 time(s). Last edit at 01/09/2019 02:18PM by VDX.

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Viktor
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Atznatron hätte ich sogar im Haus.
Gehört das dann auch zu Haushaltsmitteln.

Ups, ist das wirklich Meldepflichtig?

Gruß Micha

... jepp, hat mir der Apotheker gestern gesagt ... Wasserstoffsyperoxyd (H2O2), früher zum Haarebleichen verwendet, gibt's auch nur noch stark verdünnt ... damit (30%-ig) und mit ebenfalls 30%-iger Salzsäure und etwas destilliertem Wasser habe ich mir früher die Platinen innerhalb von 2 Minuten geätzt ... mit 5%-igem H2O2 geht sowas nicht mehr

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Viktor
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... ein "Update" zum Karbonisieren mit Zitronensäure - hab' mal nur reines PLA-Granulat genommen:

- ebenfalls 15min bei 100°C -- bisher 1 Stunde bei 80°C ...

Keine Verfärbung! - also dürfte das "bräunliche" in den vorigen Bildern vom Holz kommen ... das Wasser selber ist ja auch schon bräunlich geworden.

Mit Wasser und Zitronensäure klappt das in der kurzen Zeit also nur mit organischen/pflanzlichen Materialien.

Ob es bei Kunststoff überhaupt was bewirkt, müßte in längeren Tests, bei höheren Temperaturen und Drücken und mit "vergrößerter Oberfläche" (also Pulver oder feine Fasern) gemacht werden ...

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Viktor
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Naja, in 2 Std kann ja noch was Passieren.

Evtl braucht es ja auch einen anderen Katalysator.
Als Lösungsmittel für Polylactide würde ich da Dichlormethan, Ethylacetat oder Trichlormethan vorschlagen. ( Bin aber kein Chemiker wüsste jetzt nicht ob und was da genau sinn macht)

Im Angebot hätte ich Amidosulfonsäure ca.10-14%, Ameisensäure 60%, Milchsäure 15% und Oxalsäure 3,5% Die Oxalsäure werde ich aber besser im Schrank stehen lassen! Denke auch die macht eher wenig sinn und die Dämpfe sind zu Gefährlich.

Ich muß auch mal schauen, ob ich nicht irgendwo so ein Schnellkochtopf auftreiben kann. Ein Autoventil könnte man bestimmt auch noch in den Deckel einbauen, um den Druck etwas zu erhöhen und zu messen.
Müsste mir aber darüber hinaus noch ein sicheren gut belüfteten Ort fürs Köcheln suchen.

Gruß Micha

Edited 1 time(s). Last edit at 01/10/2019 08:52PM by Michael K..

Hi Micha,

ich höre vorerst mit den Versuchen auf, da ich den Schnellkochtopf nicht zerstören darf und ich bei dem integrierten Überdrucsicherung mit der Induktions-Kochplatte bei 80°C zuwenig und bei 100° zuviel Druck habe -- ich muß dann bei den 100°-Versuchen ständig neben dem Topf stehen und immer wieder auf 80° runterschalten, um den Druck zu reduzieren

Mal abwarten, ob ich noch irgendwo einen richtigen Autoklaven oder Zugang zu einem Labor finde ...

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Viktor
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VDX
Hi Micha,

ich höre vorerst mit den Versuchen auf, da ich den Schnellkochtopf nicht zerstören darf und ich bei dem integrierten Überdrucksicherung mit der Induktions-Kochplatte bei 80°C zuwenig und bei 100° zuviel Druck habe -- ich muß dann bei den 100°-Versuchen ständig neben dem Topf stehen und immer wieder auf 80° runterschalten, um den Druck zu reduzieren

Mal abwarten, ob ich noch irgendwo einen richtigen Autoklaven oder Zugang zu einem Labor finde ...

Kann ich verstehen, hab auch schon geschaut ob ich in meiner Region was in der Richtung finde. Die die ich bisher gesehen habe haben aber sicher zu wenig möglichen Druck oder sind zu teuer für mal eben zum testen.
Wenn man was selbst aus Flanschen Abschlußdeckeln und Stahlrohren usw Zusammenbrutzelt, kommt man mit minimalsten Sicherheitsvorkehrungen und Instrumenten auch mal schnell über 300€

ebay-kleinanzeigen autoklav-webeco
Wär evtl was aber wie es ausschaut auch nur 2,5 Bar, aber kein Versand und zu weit weg. Du bist glaube ich einiges Dichter dran.

hier und Hier sind auch noch ein paar beispiele aber allesamt meiner Meinung nach noch zu wenig Druck und Temperatur um zu sagen damit komme ich sicher aus.

Gruß Micha

Edited 1 time(s). Last edit at 01/11/2019 08:34AM by Michael K..

Eine recht einfache und günstige Lösung für Vorversuche wäre. Einfach ein 1" Metallrohr mit geschraubten Endkappen. Und einer Bandheizung mit Temperatur Steuerung.

Über die Temperatur steuert man ja gleichzeitig den Druck.

Das Ganze würde ich aber Sicherheitshalber und um ein wenig energiesparender zu sein in einer mit trockenem Sand gefüllten Metall-Kiste betreiben. Ein Backofenthermometer kann man noch zusätzlich zur Kontrolle daran in den Sand stecken.

Gruß Micha

... hmmm ... einen kleinen bis etwa 400°C heiz- und regelbaren Ring-Heizer hätte ich noch da ... evtl. ein ganz kurzes Rohrstück (mehr eine "Dose"), dann wäre der "Bums" im Fall der Fälle nicht gar so dolle ... das muß ja für die Versuche kein allzugroßes Volumen sein

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Viktor
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Ich würde so was nehmen.

Heizung und Thermistor in die Mitte.
Links und Rechts die Kappe drauf und mit Teflonband Abdichten und Schon hast Du bis zu 10 Bar Betriebsdruck. Getestet werden die glaube ich bei 25 Bar.

Die 10 Bar entsprechen ziemlich genau dem Dampfdruck bei 180°C, Also heißer solltest wir nicht. Die 25 Bar liegen bereits bei 220°C an.
Sicherheitshalber draußen in ner Tief eingegraben in einer stabilen Sandbox.
Ich Tippe mal nicht das sie die 10 Bar bei 180°C gemessen haben.
Ist zwar nicht viel Volumen aber 10 bar macht sicher schon einen ordentlichen Knall.

Das Heizelement hab ich schon bestellt kommt aber von Nahost.

Gruß Micha

... wir haben an der Uni mal für Leybold getestet, wie Vakuum-Tanks am effizientesten geheizt+geregelt werden können -- am Besten war's, wenn wir ein Heizwendel um die massiveren Flansche gelegt, und den Rest einfach nur wärmeisoliert haben

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Viktor
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... mal schauen ... laut Verkäufer sind die Teile aber auch nur bis 10bar zugelassen bzw. geprüft

Wenn ich höheren Druck brauche, werde ich also mit einer Kiste voller Sand und einer Betonplatte drauf arbeiten müssen

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Viktor
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... hier ist ein schönes Bild zum Verhältnis von Temperatur zu Druck in einem abgeschlossenen wassergefüllten Behälter:



Das heißt, ich kann über die Temperatur den Dampfdruck relativ genau regeln

Jetzt brauche ich sowas auch für die diversen Lösemittel (Trichlormethan, Ammoniak, Wasserglas, ...) und den verflüssigten Kunststoff ...

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Viktor
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... hier ein schönes Programm zum Berechnen der Dampfdrücke - [www.heise.de]

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Viktor
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Finger weg von Chlorierten Kohlenwasserstoffen! - hab' gerade gelesen, daß bei Kontakt von Tetrachlormethan und Aluminium Giftgas entsteht!!

Hab' das vor *zig Jahren noch frei in der Apotheke gekauft, um damit die "Berger-Mischung" für Benebelung von Apfelbäumen gegen April-Nachtfrost zusammenzumischen

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Viktor
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Wenn ihr braucht, könnte ich etwas Keramik-Vlies (Isolierung von Hochleistungsöfen) beisteuern?
Würde mich gerne irgendwie an den Versuchen beteiligen, das liest sich zu interessant um nichts zu machen!

/Julien

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Wer rasiert mit mir KingKong? Der wichtigste Guide - Triffid Hunter's Calibration Guide

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Drucker:
CoreXY in 250²x300 - geschlossen & beheizt für ABS - Duet2WiFi - Eigenbau Wasserkühlung
Eigenbau I3 - V6-Clon- Profilrahmen - Ramps 1.4 24V - TMC2208 - Simplify3D - Octoprint - Marlin 1.1.8

Hi Julien,

noch gibt's kein "wir" - mach' alles solo im Keller, wenn's nicht allzuiel Aufwand ist

Keramische Wärmeisolierung klingt aber gut! - wie groß und formbar sind die Vlies-Matten?

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Viktor
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Hi Viktor Hi Julien;

Das Programm zum berechnen des Dampfdruckes ist ja echt klasse, gerade das mit den Mischungen finde ich super, wüsste gar nicht wie ich das berechnen sollte.

Ich brauche zwar noch ne ganze weile mich vorzubereiten, der Heizer kommt aus Nahost.
Aber so habe ich wenigstens etwas die Zeit mich langsam auf das Thema einzuarbeiten und Gefahren abzuschätzen.
Du Bist mir da sicher um Lichtjahre voraus Viktor.
Aber wenn er da ist, werde ich Dir gerne mit ein paar Versuchen oder Vergleichsreihen unterstützen.

Ich bin mir Bewusst das das recht gefährlich sein kann, und weiß mich davor aber zu schützen.

!!! Aus einem Liter Wasser entstehen zum Beispiel 1673 Liter Wasserdampf, falls da mal was leck schlägt !!!

Ich werde mich daher auch auf 50 bis 100ml beschränken,was bei 100ml aber auch schon eine gut gefüllte Badewanne mit Wasser mit 167 Liter Wasserdampf entspricht.
Der Phasenübergang schluckt natürlich auch Energie Und der Wasserdampf wird sofort mit der Umgebungsluft reagieren, also wird es effektiv nicht ganz so viel werden.
Wichtig wär noch zu erwähnen, das es eine möglichst genaues Thermometer und Temperatursteuerung braucht 5°C mehr bei 180°C macht schon fast 1,3 Bar aus.
Also währen das anstatt 10 Bar schon 11,3 Bar.

Das Rohr was Viktor verwendet hat 10 Bar Betriebsdruck (für Gase) . Soll aber mit min.15 Bar Prüfdruck geprüft werden.
In der Produktion werden einzelne Proben entnommen und dürfen bei über 25 Bar nicht nachgeben, welches einen guten Sicherheitspuffer darstellen sollte.
Allerdings werden die Rohre mit 120°C Max angegeben darüber hinaus sinkt die festigkeit der Rohre.
Bei Temperaturen von 120°C bis 200°C sinkt die Maximale Belastung der Rohre um ca. 19%.
Also immer auf zusätzliche Sicherheit achten.

@Julien auf das Keramik-Vlies werde Ich vielleicht auch noch zurück kommen.
Ich möchte erstmal noch nicht verwenden.
Ich habe bisher noch nicht raus finden können, wie viel Abwärme beim Carbonisieren entsteht.
Zu perfekte Dämmung könne eventuell eine art unkontrollierte Kettenreaktion auslösen.
Ich glaube es zwar nicht, aber sicher ist sicher.

Gruß Micha

... die Heizung und Temperaturkontrolle muß gut überlegt werden - heize ich am Rohr oder an den viel massiveren Kappen?

Zur Temperaturkontrolle habe ich noch ein paar ältere C51-Programme aus der Zeit, wo wir eine Firmware für Wärmeleitfähigkeits-Sensoren für dei Industrie entwickelt hatten - da habe ich z.B. ein Edelstahlgehäuse bei 60°C und die Sensormembran bei 120°C halten müssen -- die 60°C habe ich im extremsten Fall auf über 0.02°C genau regulieren können!!! - die 5°C oder besser 1°C bekommen wir sicher hin

Hier mal was zur Sicherheit bzw. Unfallgefahr bei Druck-Systemen á la Schnellkochtopf:




Bei mir ist auch mal ein Schnellkochtopf "durchgegangen" -- allerdings weniger dramatisch - da hat die 1. Not-Entlüftung unter der Druckanzeige noch funktioniert (die 2. ist ein "Fenster" am Deckelrand, wo die Gummidichtung dann schlagartig nachgeben würde) ... das hat dann "nur" den halben Inhalt des Topfs (praktisch "pyriertes" Gemüse und Suppe) über die Wand und Decke verteilt

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Viktor
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... hab' gestern Abend mal den Watlow-Heizer getestet - das Teil funktioniert so nicht ... es zeigt als Fehler "-703" an - muß mal schauen, was da nicht klappt

Zur besten Heizmethode bin ich am Überlegen, mehrere keramische 5Watt-Widerstände (oder kleine 15Watt-Typen mit Aluminium-Gehäuse) an die Facetten und Oberseite der Kappen zu klemmen und das ganze in eine Fasermatte als Wärmeisolation einzupacken - sowas hatten wir für Leybold mit den Vakuumtanks auch ähnlich mit Heiz-"Schlangen" gemacht.

Wenn die Widerstände guten Kontat zum Metall haben, können die pro Widerstand bis über 80Watt übertragen, bevor sie kaputt gehen! - hab' mit zwei 5Watt-Widerständen, in einen kleinen Alublock eingeklemmt, meinen zweiten DIY-Extruderheizer aufgebaut und ohne Probleme bis über 300°C heizen und auf +/- 1°C regeln können









Edited 1 time(s). Last edit at 01/17/2019 03:09AM by VDX.

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Viktor
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VDX
Hi Julien,

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Keramische Wärmeisolierung klingt aber gut! - wie groß und formbar sind die Vlies-Matten?

@Viktor: Zeitlich kann ich Dich dabei eh momentan nicht unterstützen, bin die nächsten Wochen zu sehr mit Arbeit und Schule eingespannt... Ich finde die Aktion einfach interessant und möchte irgendwie daran teilhaben .
Keramikvlies: Rollenware, wahlweise 16 oder 25mm stark, ca. 500 breit, formbar wie Zuckerwatte (als stabile Matte, lässt sich gut komprimieren oder aber zerfleddern).

@ Michael: Ihr sollt natürlich beide etwas davon bekommen.

Gruß
Julien

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Hi Julien,

... ja, das Keramikfließ wäre gut brauchbar!

Aus dem 16mm-Fließ würde ich Stücke für ein "Rohr" und "Deckel-Einsätzen" schneiden und drumrum bauen ... die 25mm eher für größere Aufbauten ...

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Viktor
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Dann gib mir Plattenmaße...

/Julien

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... für den Versand als "Platte" mußt du mal nach der für dich praktischsten Größe schauen - kleiner scheiden geht ja immer ... und aus kleineren Stücken eine größere zusammenpuzzeln ja eigentlich auch, wenn das als Isolierung in einen Ofenaufbau rein soll.

Wie lang sind die Teile? ... Rollen?

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Viktor
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VDX
... die Heizung und Temperaturkontrolle muß gut überlegt werden - heize ich am Rohr oder an den viel massiveren Kappen

Hi Viktor,

Kann mir durchaus vorstellen, das es von Vorteil ist ein hochkant stehendes Rohr von unten über die Kappe zu heizen, wenn das Rohr gut isoliert ist.
Es werden dann Dampfbläschen entstehen, welche beim aufsteigen sich wieder lösen und die Flüssigkeit ein wenig in bewegung halten.

Bei meinem Heizer, den ich mir Bestellt habe habe ich ein wenig Sorgen, das das Rohr an einigen Stellen zu evtl. zu Heiß werden könnte, falls dort eine Blase steht.
Also ebenfalls hochkannt und das Rohr möglichst weit füllen.
Dann wird unten aber bestimmt eine etwas kältererer Bereich entstehen.

Gruß micha

Hi Micha,

... die Kappen sind deutlich massiver als das Rohr, haben aber nur übers Gewinde (bzw. über die Füllung) Wärmeübergang zum Rohr hin ... trotzdem dürfte das über die Kappen schneller aufzuheizen gehen, als nur übers Rohr.

Was für einen Heizer hast du n Planung? - den ans Rohr angeklipsten aus dem Bild?

In de Anfangszeit der Heizbett-Entwicklung haben wir auch z.B. mehrere Widerstände von Unten an eine Aluplatte geklemmt, in Reihe geschaltet, und damit relativ homogen die Platte hochgeheizt.

Wenn du also z.B. mit einer "Klemmhülse" ein paar von den Keramik-Widerständen (wie in meinem Bild vom Extruder-Heizer) um das Rohr gruppierst und in Reihe oder auch parallel bestromst, sollte das auch ganz gut funktionieren.

Ich bin am Überlegen, das als Kombi zu machen - ein paar (3 oder 6) von Außen an die Facetten der Kappen drücken, evtl. noch einen 15Watt-Alu an die untere Kappe von Unten ... und eine "Ring" aus mehreren von den 2W-Keramik.Widerständen hochkant stehend an das Rohr drücken.

Beide Gruppen (Kappe und Rohr) mit separaten Regelungen messen+ansteuern ...

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Viktor
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... wo ich gerade so am Überlegen bin ... für "Kleinstvolumen-Heizung" für Basisversuche könnte man auch einen "Druckbehälter" aus einem massiven Alu-Block herausfräsen und dabei gleich im Rand einen Ring von Löchern bohren und da rein Heizpatronen reinstecken - hab' einige 24V- und 230V-Heizpatronen da, wenn ich sie mal wiederfinde.

Der Vorteil ist die genormte Größe, so daß sie einfach in ein vogebohrtes Loch eingesetzt werden können - praktisch wie bei den üblichen Extruder-Heizern, nur mehr davon ...

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Viktor
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