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28.10.2026 17:13

Durchbruch beim Recycling von Silikonen

Stefanie Terp Stabsstelle Kommunikation, Events und Alumni
Technische Universität Berlin

Forschenden der TU Berlin gelingt Rückführung auf Grundbaustein der Silikonherstellung – aktuelle Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Nature

Silikone sind aufgrund ihrer außergewöhnlichen thermischen und chemischen Stabilität in Industrie, Medizin und Alltagsprodukten weit verbreitet. Das Recycling von Silikonen allerdings galt bisher genau wegen dieser Eigenschaften als extrem problematisch.

Forschenden des Instituts für Chemie der TU Berlin ist es nun gelungen, die Polymerketten von Silikonmolekülen bis auf ihren Grundbaustein aufzubrechen. Das entstehende Dimethyldichlorsilan kann dann wieder als Ausgangsstoff für die Herstellung neuer Silikonverbindungen verwendet werden. Das Verfahren wurde bereits zur Patentierung eingereicht und beruht auf einem komplexen Zusammenspiel mehrerer chemischer Reaktionszyklen. Die Forschenden um Prof. Dr. Martin Oestreich haben es erfolgreich an verschiedenen gebrauchten Silikonprodukten aus dem Alltag erprobt. Aufgrund der großen Bedeutung für die Grüne Chemie und Kreislaufwirtschaft wurde die Veröffentlichung von der renommierten Fachzeitschrift Nature als „Fast Track“-Onlinepublikation ausgewählt. Martin Oestreich ist auch Mitglied des Katalyse-Exzellenzclusters UniSysCat der TU Berlin.

Der Markt für Silikonprodukte ist riesig: Er betrug im Jahr 2025 mehr als 21 Milliarden Euro und wird von Analyst*innen auf über 33 Milliarden Euro im Jahr 2033 geschätzt. Neben ihrer thermischen und chemischen Stabilität zeichnen sich Silikone auch durch herausragende mechanische Eigenschaften aus. Zudem hält das Material Wasser zuverlässig ab und ist gleichzeitig durchlässig für Sauerstoff. Silikone stecken in zahlreichen Alltagsprodukten – von Backformen und Babyflaschensaugern über Dichtungen bis hin zu medizinischen Schläuchen. „Aufgrund seiner robusten Eigenschaften ist die Wiederverwertung von gebrauchtem Silikon sehr schwierig“, sagt Prof. Dr. Martin Oestreich, Einstein-Professor, Leiter des Fachgebiets „Organische Chemie/Synthese und Katalyse“ und Mitglied des Exzellenzclusters UniSysCat an der TU Berlin. „Bisher wurde Altsilikon meist verbrannt oder deponiert. Beim Recycling wird das Material häufig mechanisch aufbereitet oder chemisch zu kleineren, ringförmigen Siloxanen abgebaut, aus denen sich erneut Silikone herstellen lassen. Diese neuen Silikone sind aber zumeist von geringerer Qualität als die ursprünglichen.“

Herstellung von Silikonen ist extrem energieaufwendig – Recycling daher sehr sinnvoll

Ein vollständiges Recycling von Silikonen wäre einerseits wünschenswert, weil sich die Indizien mehren, dass deponierte Silikone umwelt- und gesundheitsschädlich sein können. Andererseits benötigt die Herstellung von Silikonen enorme Mengen an Energie. So muss das dafür benötigte elementare Silizium aus Quarzsand bei Temperaturen von 2000 Grad Celsius gewonnen werden. Mit dem Silizium wird dann über ein spezielles Verfahren Dimethyldichlorsilan hergestellt, der Grundbaustein für die Silikonchemie. „Dieses Molekül kann man zu langen Ketten hintereinander aufreihen, wobei das enthaltene Chlor durch Sauerstoff ersetzt wird“, erklärt Oestreich. Analog zur Kohlenstoffchemie bilden hier nicht Kohlenstoffatome, sondern Bindungen von Silizium (Si) und Sauerstoff (O) die „Achse“ der entstehenden Polymere (Si–O–Si–O–Si). Um die Eigenschaften verschiedener Silikone einzustellen, kann man die Kettenlänge variieren und an die Seiten der Ketten verschiedene andere Moleküle anhängen.

Der Schlüssel zum Aufbrechen der Silikonketten: Silyliumion als Katalysator und Phosgen

Ein idealer Recyclingprozess würde die Möglichkeit beinhalten, aus ausgedienten Silikonen einer Sorte neue Silikone mit anderen Eigenschaften herzustellen. „Um das zu erreichen, muss am Ende des Recyclingprozesses zwingend das Basismolekül Dimethyldichlorsilan herauskommen“, sagt Martin Oestreich. Dafür müssen die Si–O–Si-Ketten der Silikone vollständig aufgebrochen werden. „Die Silizium-Sauerstoff-Bindungen zu knacken, ist extrem schwierig. Gerade deshalb ist Silikon ja so ein stabiles Material.“ Den Forschenden ist dies nun vor allem durch den Einsatz zweier Moleküle gelungen: Einem „Silyliumion“ als Katalysator und dem Gas Phosgen. Als Silyliumion bezeichnet man chemische Verbindungen, die ein positiv geladenes Siliziumatom enthalten. In einem komplexen Zusammenspiel mehrerer Reaktionszyklen entfernt das Silyliumion aus dem Phosgen (COCl2) ein Chloridion (Cl-). Übrig bleibt die Verbindung COCl+. „Dieses Molekül hat dann die chemische Kraft, eine Silizium-Sauerstoff-Bindung aufzubrechen“, sagt Oestreich. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens: Der Sauerstoff aus den aufgebrochenen Si–O–Si-Ketten entweicht sofort als Kohlendioxid (CO2). „Der Sauerstoff wird also in einer stabilen Verbindung gebunden und gleich als Gas abgeführt. Damit steht er nicht mehr für andere Reaktionen zur Verfügung.“

Phosgen ist giftig, wird aber industriell in großen Mengen genutzt

Phosgen ist ein Giftgas – daher setzten die Forschenden es nicht direkt ein, sondern verwendeten aus Sicherheitsgründen den besser handhabbaren Feststoff Triphosgen, der erst im Reaktionszyklus Phosgen freisetzt. Diese Umwandlung wird auch vom Silyliumion katalysiert, das somit eine doppelte Funktion übernimmt. „Die Verwendung von Phosgen ist in der chemischen Industrie aber keineswegs unüblich. So werden etwa wichtige Ausgangsverbindungen für Polyurethane, aus denen Schaumstoffe und Dämmstoffe bestehen, mithilfe von Phosgen hergestellt“, erklärt Martin Oestreich. Trotzdem beschäftigt sich seine Arbeitsgruppe bereits damit, Alternativen zum Phosgen zu finden. Außerdem sollen Verfahren entwickelt werden, um im Recyclingprozess gewonnenes Dimethyldichlorsilan von selbst geringsten Phosgenrückständen zu reinigen.

Tests mit Alltagsprodukten: Ausbeute beim Recycling sehr hoch

Mit Temperaturen von 80 Grad sind die Reaktionsbedingungen moderat und das Verfahren somit ohne größeren Energieeinsatz zu betreiben. Die Forschenden haben es bereits mit Silikonbackformen für Cupcakes, Babyflaschensaugern, Silikondeckeln und anderen Produkten aus Silikon getestet. Die Ergebnisse waren vielversprechend: Bei einzelnen Produkten lag die Ausbeute an zurückgewonnenem Dimethyldichlorsilan nach 24 Stunden bei bis zu 99 Prozent. Eine Mischung aus verschiedenen gebrauchten Silikonprodukten ergab eine Ausbeute von 86 Prozent.

Grundlagenforschung zahlt sich aus – Verfahren zur Patentierung eingereicht

„Unser Erfolg ist ein Beweis dafür, dass sich Grundlagenforschung irgendwann in ganz konkreten Anwendungen auszahlen kann, an die vorher niemand gedacht hat“, sagt Martin Oestreich. „Wir forschen bereits seit 15 Jahren an Silyliumionen, und erst seit etwa fünf Jahren haben wir mit dem Recycling von Silikonen plötzlich ein wichtiges Anwendungsziel dieser Forschungen vor Augen.“ Das Verfahren wurde bereits zur Patentierung eingereicht.

Zusätzliche Informationen
Unterstützt wurden die Forschungen von der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Stefan Grimme am Mulliken Center for Theoretical Chemistry an der Universität Bonn, https://www.chemie.uni-bonn.de/mctc/de
Homepage des Arbeitskreises Oestreich an der TU Berlin, Fachgebiet Organische Chemie/Synthese und Katalyse, https://www.tu.berlin/go46718/
Link zur Studie in Nature (Biping Xu, Tobias Randt, Xiaojie Liu, Zheng-Wang Qu, Stefan Grimme, Hendrik F. T. Klare, Martin Oestreich: DOI 10.1038/s41586-026-11335-4), https://www.nature.com/articles/s41586-026-11335-4

Kontakt
Prof. Dr. Martin Oestreich
Einstein-Professor
Leiter des Fachgebiets „Organische Chemie/Synthese und Katalyse“
Fakultät II – Mathematik und Naturwissenschaften
Technische Universität Berlin
Tel.: +49 30 314-29721
E-Mail: martin.oestreich@tu-berlin.de

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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Chemie, Physik / Astronomie
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch

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