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(Credit: Daisuke Aoki from Tokyo Institute of Technology)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
Um das Problem der Kunststoffe zu l\u00f6sen, m\u00fcssen wir “Kreislaufsysteme” entwickeln, bei denen die zur Herstellung der Kunststoffe verwendeten Ausgangsstoffe nach der Entsorgung und dem Recycling in den Kreislauf zur\u00fcckgef\u00fchrt werden. Am Tokyo Institute of Technology leistet ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Assistant Professor Daisuke Aoki und Professor Hideyuki Otsuka Pionierarbeit mit einem neuartigen Konzept. In ihrem neuen umweltfreundlichen Verfahren werden aus Biomasse hergestellte Kunststoffe (Biokunststoffe) chemisch in D\u00fcngemittel zur\u00fcckverwandelt. Diese Studie wird in Green Chemistry<\/em> ver\u00f6ffentlicht, einer Zeitschrift der Royal Society of Chemistry, die sich auf innovative Forschung zu nachhaltigen und umweltfreundlichen Technologien konzentriert.<\/p>\n\n\n\n Das Team konzentrierte sich auf Poly(isosorbidcarbonat), oder “PIC”, eine Art biobasiertes Polycarbonat, das als Alternative zu erd\u00f6lbasierten Polycarbonaten viel Aufmerksamkeit erregt hat. PIC wird aus einem ungiftigen, aus Glukose gewonnenen Material namens Isosorbid (ISB) als Monomer hergestellt. Das Interessante daran ist, dass die Karbonatverbindungen, die die ISB-Einheiten verbinden, mit Ammoniak (NH3) in einem als Ammonolyse” bekannten Prozess getrennt werden k\u00f6nnen. Bei diesem Prozess entsteht Harnstoff, ein stickstoffreiches Molek\u00fcl, das h\u00e4ufig als D\u00fcngemittel verwendet wird. W\u00e4hrend diese chemische Reaktion in der Wissenschaft kein Geheimnis war, haben sich nur wenige Studien \u00fcber den Polymerabbau auf die potenzielle Verwendung aller Abbauprodukte und nicht nur der Monomere konzentriert.<\/p>\n\n\n\n Zun\u00e4chst untersuchten die Wissenschaftler, wie gut sich die vollst\u00e4ndige Ammonolyse von PIC in Wasser unter milden Bedingungen (30 \u00b0C und Atmosph\u00e4rendruck) durchf\u00fchren l\u00e4sst. Der Grund f\u00fcr diese Entscheidung war die Vermeidung des Einsatzes von organischen L\u00f6sungsmitteln und \u00fcberm\u00e4\u00dfiger Energiemengen. Das Team analysierte alle Reaktionsprodukte sorgf\u00e4ltig mit verschiedenen Methoden, darunter kernmagnetische Resonanzspektroskopie, Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie und Gelpermeationschromatographie.<\/p>\n\n\n\n Obwohl es ihnen gelang, auf diese Weise Harnstoff herzustellen, war der Abbau von PIC selbst nach 24 Stunden noch nicht abgeschlossen, da noch viele ISB-Derivate vorhanden waren. Daher versuchten die Forscher, die Temperatur zu erh\u00f6hen, und stellten fest, dass der vollst\u00e4ndige Abbau in etwa sechs Stunden bei 90 \u00b0C erreicht werden konnte! Dr. Aoki hebt die Vorteile dieses Ansatzes hervor: “Die Reaktion l\u00e4uft ohne Katalysator ab, was zeigt, dass die Ammonolyse von PIC mit w\u00e4ssrigem Ammoniak und Erhitzen einfach durchgef\u00fchrt werden kann. Somit ist dieses Verfahren betrieblich einfach und unter dem Gesichtspunkt des chemischen Recyclings umweltfreundlich”.<\/p>\n\n\n\n Um schlie\u00dflich zu beweisen, dass alle PIC-Abbauprodukte direkt als D\u00fcngemittel verwendet werden k\u00f6nnen, f\u00fchrte das Team Pflanzenwachstumsexperimente mit dem Modellorganismus Arabidopsis thaliana<\/em> durch. Sie stellten fest, dass Pflanzen, die mit allen PIC-Abbauprodukten behandelt wurden, besser wuchsen als Pflanzen, die nur mit Harnstoff behandelt wurden.<\/p>\n\n\n\n Die Gesamtergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Entwicklung von D\u00fcngemittelsystemen aus Kunststoffen machbar ist. Diese Systeme k\u00f6nnen nicht nur dazu beitragen, die Umweltverschmutzung und die Verknappung der Ressourcen zu bek\u00e4mpfen, sondern auch den steigenden Nahrungsmittelbedarf der Welt zu decken. Dr. Aoki zieht ein positives Fazit: “Wir sind \u00fcberzeugt, dass unsere Arbeit einen Meilenstein auf dem Weg zur Entwicklung nachhaltiger und recycelbarer Polymermaterialien in naher Zukunft darstellt. Die \u00c4ra des ‘Brotes aus Plastik’ steht vor der T\u00fcr!”<\/p>\n\n\n\nOriginalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n\n\n\n