Entdeckung einer neuen nachhaltigen Polymerklasse
Wissenschaftler der Universität Bayreuth haben im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1357 „Mikroplastik“ eine innovative Polymerklasse identifiziert. Diese zeichnet sich durch ihre Bioabbaubarkeit, Recyclingfähigkeit und eine energieeffizientere Verarbeitung aus. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Small veröffentlicht.
Herausforderungen bei Thermoplasten und neue Lösungsansätze
Thermoplaste, die sich durch ihre Verformbarkeit bei hohen Temperaturen auszeichnen, bringen diverse Probleme mit sich. Die Herstellung erfordert hohe Energiezufuhr, und die hohen Temperaturen erschweren die Integration empfindlicher funktioneller Zusatzstoffe wie Enzyme oder Proteine. Zudem sind viele Thermoplaste kaum biologisch abbaubar, was zur Verbreitung von Mikroplastik in der Umwelt beiträgt. Die Entwicklung von Materialien, die sich bei niedrigeren Temperaturen verarbeiten lassen, bietet daher eine vielversprechende Alternative, um sowohl den Energieverbrauch zu reduzieren als auch die Umweltbelastung durch Mikroplastik zu verringern. Die Bayreuther Forschung demonstriert, wie interdisziplinäre Ansätze konkrete ökologische Herausforderungen im Kunststoffbereich adressieren können.
Eigenschaften und Anwendungspotenziale der neuen Triblock-Copolymere
Die entdeckten Polymere gehören zur Gruppe der Triblock-Copolymere aus Polyestern. Einige dieser Vertreter weisen baroplastische Eigenschaften auf, das heißt, sie lassen sich allein durch Druck und niedrige Temperaturen verformen. In Pulverform können diese Polymere zu festen Körpern gepresst werden, was eine energieeffiziente Alternative zu herkömmlichen Thermoplasten darstellt.
- Die niedrigen Verarbeitungstemperaturen ermöglichen die Verkapselung hitzeempfindlicher Enzyme oder Proteine, was bei klassischen Thermoplasten kaum realisierbar ist.
- Dies eröffnet Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise den Einsatz von Enzymen zur Abwasserreinigung oder zum Abbau von Mikroplastik.
- Die Polymere sind unter industriellen Kompostierbedingungen innerhalb von zwei Monaten biologisch abbaubar, wodurch die Entstehung von Mikroplastik vermieden wird.
- Darüber hinaus sind sie sowohl chemisch als auch physikalisch recycelbar, was eine Wiederverwendung in technischen Anwendungen erlaubt.
- Die Herstellung der Polymere erfolgt vergleichsweise einfach und kontrolliert, was ihr praktisches Anwendungspotenzial unterstreicht.
Dr. Chengzhang Xu vom Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie und dem Bayerischen Polymerinstitut der Universität Bayreuth betont: „Die Kombination baroplastischer Eigenschaften mit Kompostierbarkeit bei bestimmten Blockcopolymeren war für mich unerwartet und eröffnet vielfältige neue Möglichkeiten.“
Prof. Dr. Seema Agarwal, Leiterin der Forschungsgruppe Advanced Sustainable Polymers, hebt die Bedeutung der interdisziplinären Zusammenarbeit hervor: „Die Ergebnisse sind nur durch das Zusammenspiel verschiedener Teilprojekte des SFB 1357 möglich geworden – von der Synthese und Charakterisierung über Prozessierung und Abbaubarkeitstests bis hin zu enzymatischen und ökotoxikologischen Untersuchungen.“
Informationen zum Sonderforschungsbereich 1357 „Mikroplastik“
Der 2019 an der Universität Bayreuth gegründete SFB 1357 wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Er widmet sich der Erforschung der zunehmenden Umweltbelastung durch Kunststoffe und entwickelt innovative Strategien, um die daraus resultierenden ökologischen, gesundheitlichen und wirtschaftlichen Risiken zu minimieren. Durch die Verbindung von interdisziplinärer Grundlagenforschung mit anwendungsorientierten Studien sollen fundierte Risikobewertungen ermöglicht und der Wissenstransfer in die Öffentlichkeit gestärkt werden.
Kontakt für wissenschaftliche Rückfragen
Andreas Dietl
Referent für Öffentlichkeitsarbeit und Wissenstransfer
SFB 1357 Mikroplastik
Universität Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 / 55-2065
E-Mail: andreas.dietl@uni-bayreuth.de
Referenz zur Originalpublikation
Chengzhang Xu, Chengwei Yi, Emilia Fulajtar, Anja FRM Ramsperger, Julian Brehm, Christian Laforsch, Holger Schmalz, Sabine Rosenfeldt, Ulrich Mansfeld, Holger Kress, Andreas Möglich, Andreas Greiner, Seema Agarwal.
Compostable and Recyclable Baroplastic Triblock Copolymers Enable Low-Energy Polymer Processing.
Small (2026)
