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Müllproblem: Plastik aus biologischen Rohstoffen

Ein von Bakterien produziertes, aber brüchiges Plastik kann nun zu stabilen Folien verarbeitet werden. Den Unterschied machen Naturkautschuk und ein chemischer Trick.
Eine Plastiktüte verschmutzt den Strand und belastet das MeerLaden...
Einen weiteren Ansatz, Plastikabfälle aus Lebensmittelverpackungen zu vermeiden, hat ein Team um Xiaoying Zhao von der Ohio State University entwickelt. Wie die Arbeitsgruppe in »Polymers« berichtet, hat sie einen Weg gefunden, das bioabbaubare Material Poly(3-hydroxybutyrat-co-3-hydroxyvalerat) (PHBV) zu stabilen Folien zu verarbeiten. Solche Verpackungsfolien, die heute aus Erdöl hergestellt werden, sind unverzichtbar, um viele Lebensmittel vor Verderb zu schützen, werden allerdings zu einem immer größeren Umweltproblem, weil sie sehr beständig sind. PHBV dagegen gehört zu einer Klasse von natürlichen Kettenmolekülen, die viele Bakterien als Energie- und Kohlenstoffspeicher produzieren. Insbesondere kann man PHBV biotechnisch im großen Maßstab mit Hilfe von Bakterien herstellen; allerdings ist das Material für sich genommen zu hart und zu brüchig, um zu stabilen Folien verarbeitet zu werden.

Dieses Problem hat die Arbeitsgruppe um Zhao nun nach eigenen Angaben mit Naturkautschuk, einem weiteren Zusatzstoff und einer chemischen Behandlung gelöst. Das so entstehende Material, berichtet sie, sei in seinen Eigenschaften mit gängigen Kunststoffen wie Polyethylen und Polypropylen vergleichbar und könne wie diese industriell verarbeitet werden. Es ist nicht der erste Versuch, PHBV mit Naturkautschuk flexibler zu machen, bisher allerdings ging bei dieser Behandlung die Festigkeit verloren: Das Material wurde zwar flexibel genug, um zu einer Folie verarbeitet zu werden, riss aber dafür nun sehr schnell.

Jenes Problem umging die Arbeitsgruppe, indem sie die Komponenten untereinander vernetzte. Sie gab nicht nur 15 Prozent Naturkautschuk zur PHBV-Masse, sondern fügte gleichzeitig ein Molekül mit drei chemisch reaktiven »Armen« hinzu. Mit Hilfe eines Peroxids ließen sie dieses Verbindungsmolekül mit den anderen Komponenten der Mischung reagieren – dadurch erzeugten sie zusätzliche Verknüpfungen innerhalb des Materials und machten es so stabiler und flexibler. Außerdem löst der Zusatzstoff ein weiteres Problem: Er reagiert sehr schnell mit dem Peroxid, das sonst die Kettenmoleküle der anderen Komponenten beschädigen würde. Die so erzeugte Folie sei nicht nur stabiler und reißfester als PHBV, schreibt das Team, sondern habe zudem viel besser kontrollierbare Eigenschaften. Unklar ist allerdings noch, wie gut das biologische Plastik tatsächlich natürlich abbaubar ist.

Das Periodensystem der Elemente auf »Spektrum.de«

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