Die beliebten Biokunststoffe aus PLA \u2013 die Polymilchs\u00e4uren oder Polylactide \u2013 haben verschiedene Vorteile: Sie sind kosteng\u00fcnstig, entstehen aus nat\u00fcrlichen pflanzlichen Rohmaterialien wie Mais- oder Kartoffelst\u00e4rke und k\u00f6nnen demnach CO2-neutral beim Verbrennen sein, sie lassen sich f\u00fcr unterschiedliche Materialanforderungen leicht ver\u00e4ndern und sind biologisch abbaubar \u2013 zumindest im Prinzip. Tats\u00e4chlich zerf\u00e4llt der oft f\u00fcr Verpackungen, Agrartechnik oder Wegwerfbesteck verwendete Biokunststoff allerdings nur bei bestimmten Bedingungen wie h\u00f6herer Temperatur in industriellen Kompostieranlagen ausreichend schnell. In der Biotonne zu Hause, nach dem Wegwerfen in die Umwelt, dem Unterpfl\u00fcgen im Acker oder im Ozean kann es dagegen viele Monate oder gar Jahre brauchen, bis der Kunststoff aus polymerisierten Lactiden v\u00f6llig zerf\u00e4llt. Das l\u00e4sst sich aber \u00e4ndern \u2013 mit gezielt eingebauten chemischen Sollbruchstellen, berichtet nun ein Forscherteam aus Holland, Polen und vom Max-Planck-Institut f\u00fcr Polymerforschung in Mainz.<\/p>\n\n\n\n
Die Polymerforscherinnen und -forscher um Frederik Wurm von der Universit\u00e4t Twente haben den Zerfall von PLA-Plastikprodukten im Meerwasser in den Blick genommen. Untersuchungen hatten zuvor gezeigt, dass es mit der Bioabbaubarkeit hier nicht sehr weit her ist: PLA sieht im Vergleich zu anderen Plastikalternativen selbst nach einem Jahr im Meer noch aus wie zuvor. Die Wissenschaftler suchten nach Wegen, den Kunststoff auch unter nat\u00fcrlichen Bedingungen anf\u00e4lliger zu machen, ohne seine technisch gew\u00fcnschten Materialeigenschaften zu sehr zu ver\u00e4ndern.<\/p>\n\n\n\n
Wurm und Kollegen testeten schlie\u00dflich den Einbau von Phosphatesterbr\u00fccken in PLA \u2013 ganz \u00e4hnlichen chemischen Verbindungen, wie sie etwa in nat\u00fcrlichen RNA-Molek\u00fclen vorkommen. RNA zerf\u00e4llt unter anderem wegen dieser Phosphatester unter nat\u00fcrlichen Bedingungen sehr schnell durch Hydrolyse, und auch die Enzyme vieler Mikroorganismen sind darauf spezialisiert, Molek\u00fclketten hier anzugreifen und zu zerlegen. Das Team um Wurm ver\u00e4nderte PLA durch eine bei der Polymerisierung kontrollierte, unterschiedlich gr\u00fcndliche intramolekulare Transveresterung \u2013 f\u00fcgte also unterschiedlich viele Phosphatesterbr\u00fccken in unterschiedlichen, definierten Abst\u00e4nden in die Polylactidkette ein.<\/p>\n\n\n\n
Dann testeten die Forschenden, wie schnell die Produkte sich im Meerwasser zersetzen. Sie ma\u00dfen dazu in regelm\u00e4\u00dfigen Zeitintervallen die Dicke der Kunststoffe und die Freisetzung von Milchs\u00e4ure, dem Abbauprodukt von PLA. Dabei zeigte sich: je mehr chemische Sollbruchstellen, desto schneller der Abbauprozess. PLA-Ketten, die zu 15 Prozent aus transveresterten, modifizierten Ketten bestanden, zerfielen innerhalb von zwei Wochen vollst\u00e4ndig in Milchs\u00e4ure. Je weniger angreifbare Ester in der Kette, desto l\u00e4nger dauert der Abbau: Die Dauer der Bioabbaubarkeit durch Hydrolyse lie\u00dfe sich mit diesem Prozess demnach gezielt von Tagen bis hin zu Jahren steuern, schreiben die Autoren in ihrer Ver\u00f6ffentlichung im Fachblatt \u00bbJournal of the American Chemical Society\u00ab. Wichtig sei zudem, dass sich die thermischen und mechanischen Materialeigenschaften des Kunststoffs nicht wesentlich ver\u00e4ndern, solange nicht zu viele chemische Sollbruchstellen eingebaut sind.<\/p>\n\n\n\n
Der Einbau von Phosphatester-Sollbruchstellen k\u00f6nnte ein universeller Ansatz sein, mit dem die Bioabbaubarkeit auch von anderen Polymeren erh\u00f6ht werden kann, hoffen die Forscher \u2013 und das sowohl im Meerwasser wie auch im Boden. Dies w\u00e4re dann ein wichtiger Schritt hin zu weniger umweltbelastenden Kunststoffprodukten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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