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Polymerer „Kaugummi“ Selbstheilender Mineralkunststoff jetzt biologisch abbaubar

Quelle: Pressemitteilung der Universität Konstanz 2 min Lesedauer

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Konstanzer Chemiker entwickelten ein Mineralpolymer mit aus nachhaltigen Grundbausteinen. Mit Kollegen aus der Biologie bewiesen sie dessen sehr gute mikrobiologische Abbaubarkeit.

Konstanzer Forscher haben ihren Mineralkunststoff (Aufnahme per Rasterelektronenmikroskop), den man immer wieder neu formen kann, jetzt entscheidend verbessert. Er ist jetzt nachweislich biologisch durch Mikroorganismen, wie sie im Waldboden vorkommen, abbaubar.(Bild: Avasthi et al.)
Konstanzer Forscher haben ihren Mineralkunststoff (Aufnahme per Rasterelektronenmikroskop), den man immer wieder neu formen kann, jetzt entscheidend verbessert. Er ist jetzt nachweislich biologisch durch Mikroorganismen, wie sie im Waldboden vorkommen, abbaubar.
(Bild: Avasthi et al.)

Stellen Sie sich einen Kunststoff wie diesen vor – härter als gängige Kunststoffe, unbrennbar und selbstheilend. Doch damit nicht genug, betonen die Experten aus Konstanz. Denn seine Herstellung erfolgt bei Raumtemperatur in Wasser, was also energieeffizient und ohne problematische Lösungsmittel geschieht. Dabei sei der Kunststoff vor seiner Aushärtung frei formbar. Man kann ihn sich wie Kaugummi vorstellen. Durch Wasserzusatz kann er außerdem jederzeit wieder in seine kaugummiartige Eigenschaft überführt werden. Er sei praktisch beliebig oft umformbar und dadurch quasi recycelbar.

Entwickelt wurde der Kunststoff von der Arbeitsgruppe des Konstanzer Chemikers Helmut Cölfen, die das Material schon 2016 vorstellte. Doch auch wenn der Kunststoff mit seinem neuartigen Herstellungsverfahren und den positiven Materialeigenschaften seitdem auf großes Interesse seitens der Industrie gestoßen sei, hatte er aus Sicht der Konstanzer noch ein entscheidendes Manko. Denn aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung war er ursprünglich nur schwer biologisch abbaubar. Das hat man nun geändert.

Ein neuer Grundbaustein verbessert Mineralkunststoff

Bisher hat man für die Herstellung des Mineralpolymers – die Forscher nennen es auch Mineralplastik – Polyacrylsäure verwendet. Chemisch betrachtet besitzt diese das gleiche „Rückgrat“ wie Polyethylen, das aber kaum biologisch abbaubar ist. Die Konstanzer Forscher um Cölfen und Ilesha Avasthi, Postdoc in Cölfens Labor, machten sich deshalb ans Werk, das Manko auf molekularer Ebene zu beseitigen. Anstatt aus erdölbasierten Grundbausteinen wie bei der Polyacrylsäure besteht die Lösung des Problems aus Polyglutaminsäure, wie man erfährt. Dieses natürliche Biopolymer sei problemlos in großen Mengen verfügbar und könne sogar nachhaltig gewonnen werden – beispielsweise aus biotechnologischer Produktion durch Mikroorganismen. Darüber hinaus gibt es bereits in der Umwelt eine Vielzahl von Mikroorganismen, die Polyglutaminsäure abbauen können (fragt sich nur, ob DAS nicht zum Problem werden könnte, wenn es um technische Bauteile daraus geht). Das neue Mineralplastik habe nun dieselben positiven Eigenschaften wie das alte.

Mikroorganismen fressen Mineralkunststoff in einem Monat weg

Um den Nachweis zu erbringen, dass diese biologische Abbaubarkeit auch für das neue Mineralplastik selbst und nicht nur für seine Ausgangkomponenten gilt, holten sich die Chemiker Unterstützung vom Fachbereich Biologie der Universität Konstanz. Die Kollegen sollten den Mineralkunstoff mit entsprechenden Mikroorganismen sozusagen verschwinden lassen, wie es heißt. In entsprechenden Abbauversuchen konnten die Biologen zeigen, dass Mikroorganismen, die beispielsweise in Waldböden zu finden sind, bereits nach wenigen Tagen mit der Verstoffwechslung des Mineralplastiks begannen. Nach nur 32 Tagen sollen die Mikroorganismen den Kunststoff vollständig abgebaut haben.

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