{"id":154821,"date":"2024-12-05T07:05:00","date_gmt":"2024-12-05T06:05:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=154821"},"modified":"2024-12-04T13:10:23","modified_gmt":"2024-12-04T12:10:23","slug":"bye-bye-mikroplastik-neuer-kunststoff-ist-recycelbar-und-vollstandig-im-meer-abbaubar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/bye-bye-mikroplastik-neuer-kunststoff-ist-recycelbar-und-vollstandig-im-meer-abbaubar\/","title":{"rendered":"Bye-bye Mikroplastik: neuer Kunststoff ist recycelbar und vollst\u00e4ndig im Meer abbaubar"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Forscher unter der Leitung von Takuzo Aida am RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) haben einen neuen haltbaren Kunststoff entwickelt, der unsere Ozeane nicht verschmutzt. Das neue Material ist genauso stabil wie herk\u00f6mmliche\u00a0Kunststoffe\u00a0und biologisch abbaubar, aber das Besondere daran ist, dass es sich im Meerwasser zersetzt. Der neue Kunststoff soll daher dazu beitragen, die sch\u00e4dliche Verschmutzung durch\u00a0Mikroplastik\u00a0zu verringern, das sich in den Meeren und im Boden ansammelt und schlie\u00dflich in die Nahrungskette gelangt. Die experimentellen Ergebnisse wurden am 22. November in\u00a0Science<\/em>\u00a0ver\u00f6ffentlicht.<\/a><\/strong><\/p>\n\n\n

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\"(A)
(A) Molek\u00fclstrukturen von SHMP (orange) und einem Guanidiniumsulfat (Gu)-basierten Monomer. (B) Spontane Fl\u00fcssig-Fl\u00fcssig-Trennung nach dem Mischen w\u00e4ssriger L\u00f6sungen der Monomere. Die obere Fl\u00fcssigkeit ist wasserreich und enth\u00e4lt Natrium- und Sulfationen, w\u00e4hrend die untere Fl\u00fcssigkeit viskos ist und das 3D-vernetzte supramolekulare Polymer enth\u00e4lt. \u00a9 RIKEN<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n
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\"K\u00fcnstlerisches
K\u00fcnstlerisches Rendering des neuen Kunststoffs. Vernetzte Salzbr\u00fccken, die im Kunststoff au\u00dferhalb des Meerwassers sichtbar sind, verleihen ihm seine Struktur und Festigkeit. Im Meerwasser (und im Boden, nicht abgebildet) werden die Br\u00fccken durch die Versalzung zerst\u00f6rt, wodurch die Bildung von Mikroplastik verhindert wird und der Kunststoff biologisch abbaubar wird. \u00a9 RIKEN<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Wissenschaftler versuchen seit langem, sichere und nachhaltige Materialien zu entwickeln, die herk\u00f6mmliche Kunststoffe ersetzen k\u00f6nnen, die nicht nachhaltig sind und die Umwelt sch\u00e4digen. Zwar gibt es bereits einige recycelbare und biologisch abbaubare Kunststoffe, doch ein gro\u00dfes Problem bleibt bestehen. Derzeitige biologisch abbaubare Kunststoffe wie PLA gelangen h\u00e4ufig ins Meer, wo sie nicht abgebaut werden k\u00f6nnen, weil sie wasserunl\u00f6slich sind. Infolgedessen sch\u00e4digt Mikroplastik – Plastikteile, die kleiner als 5 mm sind – das Leben im Wasser und gelangt in die Nahrungskette, auch in unseren eigenen K\u00f6rper.<\/p>\n\n\n\n

In ihrer neuen Studie konzentrierten sich Aida und sein Team darauf, dieses Problem mit supramolekularen Kunststoffen zu l\u00f6sen, also mit Polymeren, deren Strukturen durch reversible Wechselwirkungen zusammengehalten werden. Die neuen Kunststoffe wurden durch die Kombination zweier ionischer Monomere hergestellt, die vernetzte Salzbr\u00fccken bilden, die f\u00fcr Festigkeit und Flexibilit\u00e4t sorgen. In den ersten Tests war eines der Monomere ein g\u00e4ngiger Lebensmittelzusatzstoff namens Natriumhexametaphosphat und das andere eines von mehreren Monomeren auf Guanidinium-Ionen-Basis. Beide Monomere k\u00f6nnen von Bakterien verstoffwechselt werden, wodurch die biologische Abbaubarkeit gew\u00e4hrleistet ist, sobald der Kunststoff in seine Bestandteile aufgel\u00f6st ist.<\/a><\/p>\n\n\n\n

“W\u00e4hrend man bisher davon ausging, dass die reversiblen Bindungen in supramolekularen Kunststoffen diese schwach und instabil machen,” sagt Aida, “sind unsere neuen Materialien genau das Gegenteil.” In dem neuen Material ist die Salzbr\u00fcckenstruktur irreversibel, es sei denn, sie wird Elektrolyten ausgesetzt, wie sie im Meerwasser vorkommen. Die wichtigste Entdeckung war, wie man diese selektiv irreversiblen Querverbindungen herstellen kann.<\/p>\n\n\n\n

Wie bei \u00d6l mit Wasser beobachteten die Forscher nach dem Mischen der beiden Monomere in Wasser zwei getrennte Fl\u00fcssigkeiten. Die eine war dick und z\u00e4hfl\u00fcssig und enthielt die wichtigen strukturell vernetzten Salzbr\u00fccken, w\u00e4hrend die andere w\u00e4ssrig war und Salzionen enthielt. Bei der Verwendung von Natriumhexametaphosphat und Alkyldiguanidiniumsulfat beispielsweise wurde Natriumsulfatsalz in die w\u00e4ssrige Schicht ausgetrieben. Der endg\u00fcltige Kunststoff, Alkyl SP\u2082, wurde durch Trocknen der in der dicken viskosen Fl\u00fcssigkeitsschicht verbliebenen Reste hergestellt.<\/p>\n\n\n

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\"A
Ein d\u00fcnnes Quadrat aus dem glasartigen neuen Kunststoff \u00a9 RIKEN<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Das “Entsalzen” erwies sich als der kritische Schritt; ohne ihn war das getrocknete Material ein spr\u00f6der Kristall, der sich nicht verwenden lie\u00df. Wurde der Kunststoff in Salzwasser gelagert, kehrten sich die Wechselwirkungen um und die Struktur des Kunststoffs wurde innerhalb weniger Stunden destabilisiert. Nachdem die Forscher also einen starken und dauerhaften Kunststoff geschaffen hatten, der sich unter bestimmten Bedingungen dennoch aufl\u00f6sen l\u00e4sst, testeten sie als N\u00e4chstes die Qualit\u00e4t des Kunststoffs.<\/p>\n\n\n\n

Die neuen Kunststoffe sind ungiftig und nicht entflammbar – also ohne CO2-Emissionen – und lassen sich wie andere Thermoplaste bei Temperaturen \u00fcber 120 \u00b0C umformen. Durch das Testen verschiedener Arten von Guanidiniumsulfaten konnte das Team Kunststoffe mit unterschiedlichen H\u00e4rten und Zugfestigkeiten erzeugen, die alle vergleichbar oder besser als herk\u00f6mmliche Kunststoffe sind. Dies bedeutet, dass die neue Art von Kunststoffen je nach Bedarf angepasst werden kann: harte, kratzfeste Kunststoffe, gummisilikonartige Kunststoffe, starke, gewichtstragende Kunststoffe oder flexible Kunststoffe mit geringer Zugfestigkeit sind m\u00f6glich. Die Forscher schufen auch im Meer abbaubare Kunststoffe unter Verwendung von Polysacchariden, die mit Guanidinium-Monomeren vernetzte Salzbr\u00fccken bilden. Solche Kunststoffe k\u00f6nnen f\u00fcr den 3D-Druck sowie f\u00fcr medizinische oder gesundheitsbezogene Anwendungen eingesetzt werden.<\/p>\n\n\n\n

Schlie\u00dflich untersuchten die Forscher die Wiederverwertbarkeit und die biologische Abbaubarkeit des neuen Kunststoffs. Nachdem sie den neuen Kunststoff in Salzwasser aufgel\u00f6st hatten, konnten sie 91 % des Hexametaphosphats und 82 % des Guanidiniums als Pulver zur\u00fcckgewinnen, was zeigt, dass das Recycling einfach und effizient ist. Im Boden zersetzten sich die Platten des neuen Kunststoffs im Laufe von 10 Tagen vollst\u00e4ndig und versorgten den Boden \u00e4hnlich wie ein D\u00fcnger mit Phosphor und Stickstoff.<\/p>\n\n\n\n

“Mit diesem neuen Material haben wir eine neue Familie von Kunststoffen geschaffen, die stark, stabil und recycelbar sind, mehrere Funktionen erf\u00fcllen k\u00f6nnen und vor allem kein Mikroplastik erzeugen”, sagt Aida.<\/p>\n\n\n\n

Quelle<\/h3>\n\n\n\n

Cheng et al. (2024) Mechanically strong yet metabolizable multivalently form a cross-linked network structure by desalting upon phase separation. Science. doi: 10.1126\/science.ado1782<\/a><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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