Plastik ist überall, nicht nur im Haushalt. Plastiktüten und -flaschen verschmutzen die Umwelt, inklusive der Weltmeere. Erst kürzlich entdeckte ein Forscher eine Plastiktüte in knapp 11.000 Meter Tiefe im Marianengraben. Und winzig kleine Mikroplastikpartikel befinden sich in der Luft, die wir atmen und dem Wasser, das wir trinken, und in dem, was wir essen. Jüngsten Informationen zufolge isst jeder von uns – ob es uns gefällt oder nicht – angeblich jede Woche fünf Gramm Plastik. Soviel wiegt eine Kreditkarte. Vor Kurzen konnte Mikroplastik sogar im Polareis der Arktis und Antarktis nachgewiesen werden.

Im Kampf gegen den Plastikmüll forschen Wissenschaftler rund um die Welt seit Langem danach, Alternativen zu finden, die ebenso so leicht und widerstandsfähig wie Kunststoffe sind, aber biologisch abbaubar und die Umwelt nicht belasten. Im Institute of Physical Chemistry der polnischen Akademie der Wissenschaften ist es Forschern unter der Leitung von Prof. Juan Carlos Colmenares nun gelungen, aus Abfällen der Lebensmittelproduktion Hydroxymethylfurfural (HMF) herzustellen.

„Wir wollen PET durch etwas ersetzen können, das einige Monate, höchstens einige Jahre dauern würde, bis es abgebaut ist”, erklärt Prof. Colmenares. „Heutige Kunststoffe aus Erdöl enthalten Phthalate und andere Weichmacher – wie z.B. ‚Mischungen‘ aus organischen und sogar anorganischen Verbindungen – und werden von keinen Bakterien oder Pilzen abgebaut. Deshalb bleiben sie so lange in Wäldern und Meeren. Kunststoffe auf Basis von DFF enthalten Zuckerfurane, und was aus der Natur kommt, wird von der Natur besser akzeptiert.“

System zur selektiven photokatalytischen Aufwertung von cellulosischer Biomasse © IPC PAS, Grzegorz Krzyżewski

Colmenares und seine Kollegen haben bereits Tests mit solchen Polymeren durchgeführt. „Sie zerfallen in zuckerähnliche Monomere. Und viele Mikroorganismen lieben Zucker. Selbst wenn man eine Flasche dieses Materials in den Wald wirft, zerfällt sie spätestens nach einigen Jahren. Das ist viel schneller als bei herkömmliche Polymeren“, erklärt er. Dabei sei jedoch nicht das Produkt selbst das Novum, sondern vielmehr die Herstellungsmethode. Bisher waren zur Produktion von Bio-Plastik hohe Temperaturen (ca. 100 bis 150 Grad Celsius) und eine komplizierte Technologie nötig. Das führte dazu, dass das Plastik zwar ökologisch besser, aber weit teurer war als Plastik aus Erdöl.

Dank neu entwickelter Nanostäbchen aus Mangandioxid (MnO2), die als Katalysator die Teiloxidation innerhalb des Prozesses beschleunigen, kann das Plastik nur bei deutlich niedrigeren Temperaturen und unter normalen Druckverhältnissen hergestellt werden. „Diese Nanokatalysatoren sind lang und sehr, sehr, sehr dünn, und ihre Konstruktion erhöht die Lichtabsorption“, sagt Colmenares. „Dank der einzigartigen thermo-photokatalytischen Eigenschaften von Mangandioxid haben die Manganstäbchen eine viel größere Kontaktfläche mit den Ausgangsstoffmolekülen und aktivieren diese besser, so dass praktisch das gesamte HMF in DFF übergeht. 100%!”

Daher reiche für die Umwandlung von HMF in DFF eine LED-Leuchte im UV-Bereich und Sauerstoff aus der Luft bei Raumtemperatur aus. „Das ist ein abfallfreies Verfahren ohne Zusatz von Sauerstoff und Additiven [z.B. Wasserstoffperoxid H2O2]“, freut sich der Professor. „Auch die Nanokatalysatoren lassen sich mehrfach verwenden, da DFF sie nicht zerstört.“

Bedenken, dass sich das Plastik zu schnell zersetzen und so zum Beispiel bei Getränkeflaschen dazu führen könnte, dass man die Bestandteile mit trinkt, zerstreut Colmenares. „Nein. Es dauert praktisch mehrere Jahre, bis es zerfällt, aber selbst wenn die Reaktion schneller ist, würde der Konsument nur ein wenig ‚guten‘ Kunststoff trinken. Einen, der für den Körper unbedenklich ist. Er wird einfach von unseren Darmbakterien und ihren Enzymen abgebaut.“

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