Schweizer Forscher des EPFL haben ein PET-ähnliches Material hergestellt, das die Umwelt schonen und einen Ersatz zu fossilen Brennstoffen in Kunststoffen darstellen soll. Die Entwicklung basiert auf einer Idee der Forscher aus dem Jahr 2016. Die Ergebnisse ihrer Arbeit haben die Forscher in einem Artikel im Fachmagazin Nature Chemistry vorgestellt und fassen wir in diesem Beitrag zusammen.
In einer Pressemitteilung berichten die Forscher der EPFL über ihren neu entwickelten PET-ähnlichen Kunststoff, hergestellt aus nicht essbaren Pflanzenteilen. Der zähe Kunststoff ist hitzebeständig und bildet eine gute Barriere gegen Gase wie Sauerstoff. Dadurch eignet er sich für den Einsatz bei Lebensmittelverpackungen. Der neue Kunststoff kann chemisch recycelt und zu unbedenklichen Zuckern abgebaut werden. Als Alternative zu PLA-Material wäre das Material auch für Endverbraucheranwendungen wie Verpackungen und Flaschen verwendbar.
Die Ergebnisse ihrer Arbeit veröffentlichten sie in einem Artikel mit dem Titel „Sustainable polyesters via direct functionalization of lignocellulosic sugars„.
Ersatz für herkömmliche Kunststoffe
Das nicht essbare Pflanzenmaterial, auch „Lignocellulose-Biomasse“ genannt, soll die Bemühungen unterstützen, weniger fossile Brennstoffe in Kunststoffen einzusetzen und so die Umwelt zu entlasten.
Wettbewerbsfähige Kunststoffe auf Biomassebasis lassen sich nicht so einfach herstellen. Nik Papageorgiou von der EPFL erklärt, dass herkömmliche Kunststoffe wenig kosten, hitzestabil, mechanisch fest, sehr gut verarbeitbar und kompatibel sind. Um als gleichwertiger Ersatz zu gelten, muss der alternative Kunststoff diese Eigenschaften übertreffen.
Im Jahr 2016 haben Professor Jeremy Luterbacher von der EPFL, Leiter des Forscherteams, und seine Kollegen eine Entdeckung veröffentlicht, auf der die Technik basiert. Damals stabilisierte die Zugabe eines Aldehyds bestimmte Fraktionen von Pflanzenmaterial, um ihre Zerstörung während der Extraktion zu vermeiden. Durch die Umnutzung dieser Chemie konnten die Forscher eine neue nützliche biobasierte Chemikalie als Kunststoffvorläufer nachbauen.
Herkömmliches PET wird aus fossilen Brennstoffen hergestellt. Das recycelbare Material zählt zu den am häufigsten verwendeten Kunststoffen der Welt. Der neue PET-ähnliche Kunststoff wäre für die Nutzung in Anwendungen von Verpackungen über Textilien bis hin zur Medizin oder Elektronik reichen. Das Team hat Verpackungsfolien, Fasern, die zu Kleidung oder anderen Textilien versponnen werden könnten, und Filamente für den 3D-Druck damit hergestellt.
Stimmen der Forscher
Luterbacher sagte:
„Wir „kochen“ im Wesentlichen nur Holz oder andere nicht essbare Pflanzenmaterialien, wie zum Beispiel landwirtschaftliche Abfälle, in kostengünstigen Chemikalien, um in einem Schritt die Kunststoffvorstufe herzustellen. Indem die Zuckerstruktur innerhalb der Molekularstruktur des Kunststoffs intakt bleibt, ist die Chemie viel einfacher als bei aktuellen Alternativen.“
Lorenz Manker, Erstautor der Studie, sagte:
„Durch die Verwendung eines anderen Aldehyds – Glyoxylsäure statt Formaldehyd – konnten wir einfach ‚klebrige‘ Gruppen auf beiden Seiten der Zuckermoleküle anheften, die dann als Kunststoffbausteine fungieren. Mit dieser einfachen Technik können wir bis zu 25 % des Gewichts landwirtschaftlicher Abfälle oder 95 % des gereinigten Zuckers in Kunststoff umwandeln.“
Luterbacher ergänzte:
„Der Kunststoff hat sehr spannende Eigenschaften, insbesondere für Anwendungen wie Lebensmittelverpackungen. Und was den Kunststoff einzigartig macht, ist das Vorhandensein der intakten Zuckerstruktur. Dies macht es unglaublich einfach herzustellen, weil man das, was die Natur einem gibt, nicht modifizieren muss, und einfach abzubauen, weil es auf ein Molekül zurückgehen kann, das in der Natur bereits reichlich vorhanden ist.“