{"id":89115,"date":"2021-06-10T06:41:26","date_gmt":"2021-06-10T04:41:26","guid":{"rendered":"http:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=https%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F1171318%2Fenzyme-erfolgreich-in-kunststoffe-einbinden.html%3FWT.mc_id%3Dca0065"},"modified":"2021-06-16T01:58:31","modified_gmt":"2021-06-15T23:58:31","slug":"enzyme-erfolgreich-in-kunststoffe-einbinden","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/enzyme-erfolgreich-in-kunststoffe-einbinden\/","title":{"rendered":"Enzyme erfolgreich in Kunststoffe einbinden"},"content":{"rendered":"

Kunststoffe werden in der Regel bei deutlich \u00fcber einhundert Grad Celsius verarbeitet, Enzyme dagegen halten diesen hohen Temperaturen \u00fcblicherweise nicht stand. Forschenden am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Angewandte Polymerforschung IAP ist es gelungen, diese Gegens\u00e4tze zusammenzubringen: Sie k\u00f6nnen Enzyme in Kunststoffe einbauen, ohne dass die Enzyme dabei ihre Aktivit\u00e4t verlieren. Die Potenziale, die sich dadurch ergeben, sind gro\u00df.<\/strong><\/p>\n

\"\u00a9
\u00a9 Fraunhofer IAP
Herstellung einer biofunktionalisierten Folie im Verarbeitungstechnikum.<\/figcaption><\/figure>\n

Materialien, die sich selbst reinigen, die Anti-Schimmel-Oberfl\u00e4chen besitzen oder sich sogar selbst abbauen k\u00f6nnen, sind nur einige Beispiele daf\u00fcr, was m\u00f6glich wird, wenn es gelingt, aktive Enzyme in Kunststoffe einzubinden. Doch damit die enzymspezifischen Eigenschaften auf die Materialien \u00fcbertragen werden k\u00f6nnen, d\u00fcrfen die Enzyme beim Einbau in den Kunststoff nicht gesch\u00e4digt werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer IAP haben hierf\u00fcr im Rahmen des Projekts \u00bbBio-funktionalisierung\/Biologisierung von Polymermaterialien BioPol\u00ab eine L\u00f6sung entwickelt. Seit Sommer 2018 l\u00e4uft das Projekt in Kooperation mit der BTU Cottbus-Senftenberg. Gef\u00f6rdert wird es vom Ministerium f\u00fcr Wissenschaft, Forschung und Kultur des Landes Brandenburg.<\/p>\n

\u00bbDass es uns nicht um die Produktion von biofunktionalisierten Kunststoffen im Labor-ma\u00dfstab geht, war von Anfang an klar. Wir wollten direkt gro\u00df einsteigen, um zu zeigen, dass die technische Herstellung m\u00f6glich ist.\u00ab So fasst Dr. Ruben R. Rosencrantz, Leiter der Abteilung \u00bbBiofunktionalisierte Materialien und (Glyko)Biotechnologie\u00ab am Fraunhofer IAP, die ambitionierten Ziele des Projekts zusammen. Schon jetzt, nachdem ungef\u00e4hr die H\u00e4lfte der Laufzeit vorbei ist, zeigen sich gro\u00dfe Erfolge: Mit Blick sowohl auf die Enzyme selbst als auch auf den Verarbeitungsprozess ist die Einbindung von Enzymen gelungen.<\/p>\n

H\u00f6here Temperaturstabilit\u00e4t durch anorganische Tr\u00e4ger<\/h3>\n

Die Suche nach einer M\u00f6glichkeit, die Enzyme zu stabilisieren, f\u00fchrte die Forschenden zu einer Verwendung von anorganischen Tr\u00e4gern. Diese stellen eine Art Schutzr\u00fcstung f\u00fcr das Enzym dar, erkl\u00e4rt Rosencrantz: \u00bbWir verwenden beispielsweise anorganische Partikel, die sehr por\u00f6s sind. Die Enzyme binden an diese Tr\u00e4ger, indem sie sich in die Poren einlagern. Auch wenn dadurch die Beweglichkeit der Enzyme eingeschr\u00e4nkt ist, bleiben sie weiterhin aktiv und halten deutlich h\u00f6heren Temperaturen stand.\u00ab
\nRosencrantz betont jedoch, es gebe keinen allgemein g\u00fcltigen Stabilisierungsprozess: \u00bbJedes Enzym ist anders. Welcher Tr\u00e4ger und welche Technologie f\u00fcr dessen Beladung am geeignetsten ist, bleibt enzymabh\u00e4ngig.\u00ab<\/p>\n

Stabilisierte Enzyme: nicht nur an der Oberfl\u00e4che, sondern auch im Inneren von Kunststoffen<\/h3>\n
\"\u00a9
\u00a9 Fraunhofer IAP
Bestimmung der enzymatischen Aktivit\u00e4t eines biofunktionalisierten Kunststoffes.<\/figcaption><\/figure>\n

Die Forschenden suchten bewusst nach einer M\u00f6glichkeit, die stabilisierten Enzyme nicht nur auf der Oberfl\u00e4che des Kunststoffes aufzutragen, sondern sie direkt in den Kunststoff einzuarbeiten. \u00bbDies ist zwar deutlich schwieriger, aber so k\u00f6nnen auch Abnutzungserscheinungen an der Materialoberfl\u00e4che der Funktionalit\u00e4t der Kunststoffe nichts anhaben\u00ab, erkl\u00e4rt Thomas B\u00fcsse, der das institutseigene Verarbeitungstechnikum f\u00fcr Biopolymere in Schwarzheide leitet.
\nUm im Weiterverarbeitungsprozess ein optimales Materialergebnis zu erhalten, m\u00fcssen die stabilisierten Enzyme in der hei\u00dfen Kunststoffschmelze, der sie beigemischt werden, schnellstm\u00f6glich verteilt werden, ohne dass dabei die Krafteinwirkung oder die Temperaturen zu hoch werden. Eine Gratwanderung, mit deren Ergebnis B\u00fcsse sich zufrieden zeigt: \u00bbWir haben ein Verfahren entwickelt, das sich sowohl f\u00fcr Biokunststoffe als auch f\u00fcr die klassischen erd\u00f6lbasierten Kunststoffe wie Polyethylen eignet. Zus\u00e4tzlich zeigen unsere Untersuchungen, dass stabilisierte Enzyme nach der Einarbeitung in den Kunststoff nochmals h\u00f6heren thermischen Belastungen gewachsen sind, als sie es vor der Verarbeitung waren. Dies erleichtert den Einsatz der Enzyme und s\u00e4mtliche Prozessschritte in erheblichem Ma\u00dfe.\u00ab<\/p>\n

Selbstreinigende Kunststoffe sind erst der Anfang<\/h3>\n

Bisher haben sich die Forschenden am Fraunhofer IAP, was die Wahl des Enzyms betrifft, vor allem mit Proteasen besch\u00e4ftigt. Diese k\u00f6nnen andere Eiwei\u00dfe spalten. Der mit ihnen funktionalisierte Kunststoff erh\u00e4lt dadurch eine selbstreinigende Wirkung. So k\u00f6nnten beispielsweise Rohre weniger leicht zuwachsen oder verstopfen. Aber auch andere Enzyme werden systematisch getestet. Die Kooperationspartner an der BTU Cottbus-Senftenberg setzen sich beispielsweise verst\u00e4rkt mit Enzymen zum Kunststoffabbau und zum Abbau von giftigen Substanzen auseinander.<\/p>\n

Erste funktionalisierte Kunststoffgranulate, Folien und Spritzgussk\u00f6rper wurden bereits hergestellt. Dass die darin eingearbeiteten Enzyme weiterhin aktiv sind, haben die Forschenden nachgewiesen. Im n\u00e4chsten Schritt wird nun die Alltagstauglichkeit in verschiedenen Anwendungen getestet und weiter optimiert. Rosencrantz und B\u00fcsse sind optimistisch \u2013 und haben nun auch eine Patentanmeldung auf ihre Forschung eingereicht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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