Forscher entwickeln biologisch abbaubare Mineral-Kunststoffe auf Basis von Polyglutaminsäure

Wissenschaftler der Universität Konstanz haben eine neue Generation von Mineral-Kunststoffen vorgestellt, die sich komplett biologisch abbauen lassen. Im Gegensatz zu bisherigen Mineral-Kunststoffen, die auf fossilen Rohstoffen wie Polyacrylsäure basieren, verwenden die Forscher das Biopolymer Polyglutaminsäure als Ausgangsstoff.

Wie die Gruppe um Prof. Helmut Cölfen berichtet, lassen sich die neuen Materialien leicht formen, sind dehnbar und selbstheilend. Zugleich zeigen sie eine hohe Härte und Zähigkeit. Die Eigenschaften ähneln somit denen herkömmlicher Mineral-Kunststoffe, die jedoch kaum abbaubar sind.

Der Schlüssel sind ionische Wechselwirkungen zwischen der Polyglutaminsäure und zweiwertigen Calcium- sowie dreiwertigen Eisenionen. Durch Variation der Molmasse, der Ionen und der Wasser-Alkohol-Mischung beim Herstellungsprozess lassen sich die mechanischen Eigenschaften gezielt einstellen.

Experimente mit Bodenproben und Mikroorganismen bestätigten die gute biologische Abbaubarkeit der Materialien. Laut den Wissenschaftlern begünstigen die enthaltenen Nährstoffe wie Stickstoff, Calcium und Eisen den mikrobiellen Abbau zusätzlich.

Die Forscher sehen großes Potenzial für den Einsatz der neuen Mineral-Kunststoffe, da sie einerseits die interessanten Eigenschaften der bisherigen Materialien bieten, andererseits aber umweltfreundlich sind. Die Polyglutaminsäure ist selbst eine natürliche Substanz, die von Mikroorganismen produziert wird.

Mit der Entwicklung einer nachhaltigen Alternative zu den bestehenden Mineral-Kunststoffen auf Erdölbasis leisten die Konstanzer Wissenschaftler einen wichtigen Beitrag auf dem Weg zu umweltschonenderen Materialkreisläufen. Das komplette Paper mit dem Titel “Biodegradable Mineral Plastics” kann hier betrachtet werden. Als Autoren werden Ilesha Avasthi, Harry Lerner, Jonas Grings, Carla Gräber, David Schleheck und Helmut Cölfen genannt.