US-amerikanische Forscher der Texas A&M University haben mit Hilfe von Salz eine neuartige Tinte entwickelt, mit der sie den biologischen Abbau von 3D-Druck-Polymeren verbessern können. Damit möchten sie die Belastung auf die Umwelt reduzieren. Für ihre Arbeit verwendeten sie Kohlendioxid und Kochsalz.
Ein Team von Forschern rund um Dr. Emily Pentzer, außerordentliche Professorin am Department of Materials Science and Engineering und am Department of Chemistry der Texas A&M University (TAM), macht laut einer Pressemitteilung der TAM 3D-Druck-Polymere umweltfreundlicher durch einen Prozess, der es den Polymeren ermöglicht, sich im Laufe der Zeit auf natürliche Weise abzubauen. Pentzers Forschung ist eine Gemeinschaftsarbeit, an der Forscher des Texas A&M College of Engineering, der Texas A&M Engineering Experiment Station, des Texas A&M Department of Chemistry und der University of Kashmir beteiligt sind. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit wurden in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie in einem Artikel mit dem Titel „3D Printed CO2-Based Triblock Copolymers and Post-Printing Modification“ veröffentlicht.
Pentzer sagte:
„Unser Ziel war es, nachhaltig abbaubare Polymerstrukturen zu schaffen. Wir haben dies erreicht, indem wir die durch die Chemie ermöglichten Mikrostrukturen in Verbindung mit den durch den 3D-Druck ermöglichten Makrostrukturen genutzt haben.“
Motivation für abbaubare Polymere für den 3D-Druck
Kommerziell synthetische Polymere bestehen aus großen Molekülen, die unter normalen Bedingungen nicht auseinanderbrechen. Werden Objekte wie Styroporbecher oder Plastikbehälter in der Umwelt gelassen, dann zerfallen diese in kleine Stücke, die mit bloßem Auge nicht mehr zu sehen sind. Die langen Polymermoleküle bleiben vorhanden.
Mit Dr. Don Darensbourg, einem Professor der Texas A&M, arbeitete Pentzer an abbaubaren Polymeren. Sie verwendeten Kohlendioxid und Kochsalz, um eine Tinte herzustellen, die für den 3D-Druck geeignet war. Nach dem Drucken wurden die Strukturen mit Wasser abgewaschen, damit sich das Salz auflöst und die Strukturen sich verfestigten. Die Außenseite der Strukturen sehen sehr glatt aus. Im Inneren befinden sich Tausende kleine Poren, durch die ein schnellerer Abbau der chemischen Verbindung möglich wird.
Pentzer sagte:
„Unter den richtigen Bedingungen werden die von uns geschaffenen Polymere tatsächlich schnell abgebaut. Im Idealfall zerfallen sie in kleine Moleküle, die nicht toxisch sind. Diese kleineren Moleküle können keine Dinge wie Schwermetalle oder Bakterien transportieren.“
Einsatzbereiche
Pentzer hofft, dass ihre Entwicklung mit fortschreitender Forschung zur Herstellung von Verpackungsmaterialien genutzt wird. Ziel ist es, dass Dinge wie Schachteln und Klebeband schneller zerfallen können, ohne jahrelang auf der Mülldeponie die Umwelt zu belasten. Der 3D-Druck von Polymeren ist laut Pentzer auch für den biomedizinischen Bereich geeignet. Dinge wie Gerüste für Implantate könnten sich mit der Zeit abbauen, damit der Körper heilen kann und der Patient ein Stück Plastik nicht für immer in sich tragen muss.
Ein Beispiel für umweltfreundliches, abbaubares Material sind die biologisch abbaubaren „Smart Cups“ aus dem 3D-Drucker, über die wir im Jahr 2018 berichtet haben. Bleiben Sie über weitere Neuigkeiten aus den Bereichen Umweltschutz und Nachhaltigkeit mit 3D-Druck und andere 3D-Druck-Themen mit einem Abonnement unseres Newsletters auf dem Laufenden.