Abbaubare Polymere auf biologischer Basis bieten M\u00f6glichkeiten f\u00fcr chemisches Kunststoffrecycling und sie k\u00f6nnen als Speicherstoff f\u00fcr n\u00fctzliche Molek\u00fcle dienen. Wissenschaftler haben eine Klasse von zuckerbasierten Polymeren entwickelt, die sich durch saure Hydrolyse chemisch abbauen lassen. Die Forscher bauten auch \u201eFracht\u201c-Molek\u00fcle zur sp\u00e4teren Abspaltung ein. Abbaubare Polymere mit molekularer Fracht sind wichtig f\u00fcr die Medizin- und Sensortechnik, hei\u00dft es in der Ver\u00f6ffentlichung in der Zeitschrift Angewandte Chemie.<\/p>\n
Kunststoffe widerstehen in der Regel nat\u00fcrlichen Abbauprozessen. Die zunehmende Plastikverschmutzung der Umwelt hat deshalb zu dem Ruf nach abbaubaren Kunststoffen gef\u00fchrt, die in chemischen Recyclingprozessen abgebaut werden k\u00f6nnen. Durch das Aufbrechen der Polymerbindungen gewinnt die Industrie dann entweder die Monomere f\u00fcr eine erneute Polymerisation zur\u00fcck, oder sie sammelt die produzierten kleinen Molek\u00fcle f\u00fcr nachfolgende Reaktionen.<\/p>\n
Abbaubare Kunststoffe ben\u00f6tigen jedoch ein aufw\u00e4ndiges Design: Die Verkn\u00fcpfungen zwischen den Polymerbausteinen m\u00fcssen sich chemisch oder enzymatisch wieder \u00f6ffnen lassen. Dar\u00fcber hinaus sollten nachhaltige Polymere aus biobasierten Rohstoffen bestehen.<\/p>\n
Tae-Lim Choi und Kollegen vom Fachbereich Chemie der National-Universit\u00e4t Seoul haben eine M\u00f6glichkeit gefunden, hochwertige Polymere aus Xylose-basierten Monomeren herzustellen. Xylose ist ein Zucker aus pflanzlichen Zellw\u00e4nden. Die Forscher bauten in die Xylose-Monomere eine besondere molekulare Gruppe zur chemischen Verkn\u00fcpfung ein und unterzogen dann die Monomere einer Kaskadenpolymerisation.<\/p>\n
Als Test auf die Abbaubarkeit dieser Kunststoffe behandelten die Forscher die Xylose-basierten Polymere mit Salzs\u00e4ure, wie es bei chemischen Recyclingverfahren \u00fcblich ist. Die Abbaubarkeit hing dabei der Art der Verkn\u00fcpfung ab, wie die Forscher feststellten: Bestand die Verkn\u00fcpfung aus einem Kohlenstoffatom, widerstand das Polymer der Hydrolyse, Stickstoff- oder Sauerstoffatome f\u00fchrten dagegen zu einem sofortigen Abbau.<\/p>\n
Polymere mit der stickstoffhaltigen Verkn\u00fcpfung ergaben Pyrrole als Abbauprodukte, solche mit der Sauerstoff-Verbindung produzierten Furane. Pyrrole und Furane sind beides g\u00e4ngige, nat\u00fcrlich vorkommende Verbindungen. Dennoch raten die Forscher zur Vorsicht: \u201eEs ist bekannt, dass Furanderivate ein breites Spektrum an biologischer Aktivit\u00e4t haben. Das sollte bei m\u00f6glichen Anwendungen f\u00fcr diese Kunststoffe ber\u00fccksichtigt werden.\u201c<\/p>\n
Blockcopolymere bestehen aus miteinander verkn\u00fcpften Bl\u00f6cken von k\u00fcrzeren Polymerstr\u00e4ngen. Die Eigenschaften der Blockcopolymere ergeben sich dann aus denen der Einzelbl\u00f6cke. Da viele Funktionsmaterialien aus Blockcopolymeren hergestellt werden, testeten die Autoren, ob auch Xylose-basierte Blockcopolymere, die Bl\u00f6cke mit nicht abbaubaren Verkn\u00fcpfungen enthalten, durch S\u00e4urebehandlung zerfallen w\u00fcrden. Die Antwort war ja: \u201eNach 24 Stunden war auch der kohlenstoffverkn\u00fcpfte Block fast vollst\u00e4ndig zu kleinen Molek\u00fclen abgebaut; nur wenig oligomeres Material blieb \u00fcbrig\u201c, berichteten die Autoren.<\/p>\n
Au\u00dferdem bauten die Forscher kleine Reportermolek\u00fcle in die Polymere ein. Durch saure Hydrolyse der Polymere mit der Sauerstoffverkn\u00fcpfung bildeten sich Furane, die anschlie\u00dfend das Reportermolek\u00fcl para-Nitrophenol freisetzten. \u201eDiese Art molekularer Fracht erm\u00f6glicht eine einfache Quantifizierung der freigesetzten Menge. Das Frachtmolek\u00fcl kann jedoch durch andere Verbindungen ersetzt werden, die nach ihrer Freisetzung verschiedene Funktionen aus\u00fcben,\u201c erkl\u00e4rt Choi.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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