Revolutionäre, biologisch abbaubare Kunststoffe aus Japan

Takuzo Aida vom RIKEN Center for Emergent Matter Science hat einen neuartigen Kunststoff entwickelt, der langfristig dafür sorgen soll, dass kein zusätzliches Mikro- und Nanoplastik ins Meer gelangt. Dieses Material zeichnet sich durch eine hohe Langlebigkeit aus, was es ihm ermöglicht, seine Funktion, wie beispielsweise den Schutz von Lebensmitteln, erfolgreich zu erfüllen. Gleichzeitig ist es jedoch biologisch abbaubar und zerfällt beim Kontakt mit Meerwasser in die Moleküle, aus denen es besteht.

Bisherige Lösungen unperfekt

In den letzten Jahren wurde intensiv daran gearbeitet, Alternativen zu herkömmlichen Kunststoffen zu schaffen, die nicht biologisch abbaubar sind und der Umwelt schaden. Obwohl bereits einige Teillösungen existieren, zeigen Materialien wie Polymilchsäuren eine erhebliche Einschränkung, da sie im Meer nicht abgebaut werden können, weil sie wasserunlöslich sind. Diese Problematik führt dazu, dass Mikroplastik - winzige Partikel, die weniger als fünf Millimeter groß sind - in marinen Lebensräumen verbleibt, das aquatische Leben beeinträchtigt und letztlich in die Nahrungskette eindringt, wodurch auch der Mensch betroffen ist.

Die neuartigen RIKEN-Kunststoffe wurden durch die Verbindung von zwei Monomeren hergestellt, die durch sogenannte Salzbrücken elektrochemisch zusammengehalten werden. Dies verleiht den Materialien laut den Forschern sowohl Stabilität als auch Flexibilität. Eines der Monomere ist Natriumhexametaphosphat, das hauptsächlich in der Wasseraufbereitung verwendet wird. Das andere setzt sich aus Guanidiniumsulfaten zusammen. Beide Substanzen können von Bakterien abgebaut werden, sobald sie durch Meerwasser aus dem Kunststoff freigesetzt werden.

Jeder Kunststoff ist imitierbar

Salzbrücken stellen dauerhafte Verbindungen dar, solange sie nicht mit Elektrolyten in Berührung kommen, wie sie beispielsweise im Meerwasser vorkommen. Die Zersetzung dieser Verbindungen geschieht innerhalb weniger Stunden. Anschließend übernehmen Bakterien die Aufgabe, die verbleibenden Reste zu beseitigen. Die neu entwickelten Kunststoffe sind ungiftig, nicht entflammbar und können, ähnlich wie andere Thermoplaste, bei Temperaturen von etwa 120 Grad Celsius umgeformt werden. Durch den Einsatz verschiedener Guanidiniumsulfate hat das Forschungsteam Kunststoffe mit variierenden Härtegraden und Zugfestigkeiten geschaffen, die in ihrer Qualität mit traditionellen Kunststoffen vergleichbar oder sogar überlegen sind. Es bleibt jedoch ungewiss, ob ausreichend Rohmaterialien zur Produktion dieser neuen Kunststoffe zur Verfügung stehen.