Der erste Kunststoff, der auf mikroskopischer Ebene biologisch abbaubar ist

US- Experten entwickelten einen neuen pflanzenbasierten Kunststoff, zerkleinerten ihn zu Mikropartikeln und testeten anschließend seine biologische Abbaubarkeit mit drei verschiedenen Methoden.

Konventionelle Mikroplastikpartikel benötigen 100 bis 1000 Jahre, um sich zu zersetzen. Foto: Whitehoune/iStock — Konventionelle Mikroplastikpartikel benötigen 100 bis 1000 Jahre, um sich zu zersetzen. Foto: *Whitehoune/iStock*

Mikroplastik sind winzige, nahezu unzerstörbare Fragmente von alltäglichen Kunststoffprodukten. Ein Expertenteam der University of California San Diego und des Materialwissenschaftsunternehmens Algenesis hat ein pflanzenbasiertes Polymer entwickelt, das selbst auf Mikroplastikebene in weniger als sieben Monaten biologisch abbaubar ist, wie Science Daily am 25. März berichtete. Es ist wichtig zu wissen, dass alle Kunststoffe Polymere sind, aber nicht alle Polymere Kunststoffe.

„Wir suchen nach Alternativen zu den derzeitigen Materialien und wollen sicherstellen, dass diese am Ende ihrer Nutzungsdauer biologisch abbaubar sind und sich nicht in der Umwelt anreichern“, sagte Michael Burkart, Professor für Chemie und Biochemie, Mitglied des Forschungsteams und Mitbegründer von Algenesis. Die neue Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Scientific Reports veröffentlicht.

Um die biologische Abbaubarkeit zu testen, zermahlte das Team das neue Material zu winzigen Mikropartikeln und verwendete drei verschiedene Messinstrumente, um zu bestätigen, dass das Material bei Zugabe zu Kompost von Bakterien abgebaut wurde.

Das erste Instrument ist ein Respirometer. Beim Abbau von Kompostmaterial durch Bakterien wird CO₂ freigesetzt, das mit einem Respirometer gemessen werden kann. Die Ergebnisse werden anschließend mit dem Abbau von Cellulose verglichen, der als Industriestandard für 100%ige biologische Abbaubarkeit gilt. Das neue pflanzenbasierte Polymer erreicht nahezu 100%ige Übereinstimmung mit Cellulose.

Anschließend nutzte das Team ein Wasserflotationsverfahren. Da der Kunststoff schwimmt und wasserunlöslich ist, lässt er sich leicht auffangen. Nach 90 und 200 Tagen wurden fast 100 % der erdölbasierten Mikroplastikpartikel zurückgewonnen, was darauf hindeutet, dass sie nicht biologisch abbaubar sind. Nach 90 Tagen wurden jedoch nur 32 % der algenbasierten Mikroplastikpartikel zurückgewonnen, was bedeutet, dass mehr als zwei Drittel biologisch abgebaut wurden. Nach 200 Tagen sank dieser Wert auf 3 %, was bedeutet, dass 97 % verschwunden waren.

Das letzte Verfahren beinhaltet die chemische Analyse mittels Gaschromatographie/Massenspektrometrie (GCMS), die das Vorhandensein der Monomere, aus denen der Kunststoff besteht, nachweist und somit anzeigt, dass das Polymer in seine ursprünglichen pflanzlichen Bestandteile zerlegt wurde.

„Dieses Material ist der erste Kunststoff, der nachweislich keine Mikroplastikpartikel hinterlässt. Es ist nicht nur eine nachhaltige Lösung für Produktlebenszyklen und überfüllte Mülldeponien, sondern auch ein Kunststoff, der uns nicht krank macht“, sagte Stephen Mayfield, Professor an der School of Biological Sciences der University of California San Diego und Mitbegründer von Algenesis und Mitautor der Studie.

Die Herausforderung besteht nun darin, das neue Material auf Geräte anzuwenden, die ursprünglich für herkömmliche Kunststoffe konzipiert wurden. Algenesis erzielt hierbei Fortschritte. Das Unternehmen arbeitet mit mehreren Partnern zusammen, um Produkte aus den pflanzenbasierten Polymeren der UC San Diego herzustellen, darunter Trelleborg (Hersteller von beschichteten Textilien) und RhinoShield (Hersteller von Handyhüllen).

Thu Thao (Laut Science Daily )

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