Forscher entwickeln in der Natur leichter abbaubares PLA

Viele Kunststoffe, die als biologisch abbaubar bezeichnet werden, sind nur unter industriellen Bedingungen kompostierbar, aber Wissenschaftler der Universität Bath haben jetzt einen Weg gefunden, Kunststoffe nur mit UV-Licht abzubauen.

Infolge der zunehmenden Besorgnis der Öffentlichkeit über Kunststoffabfälle wird PLA das aus Milchsäure aus der Fermentation von Zuckern gewonnen wird, heute in großem Umfang als erneuerbare, nachhaltige Alternative zu Kunststoffen aus Erdölprodukten verwendet – von Einwegbechern und Teebeuteln bis hin zu 3D-Druck und Verpackungen.

Es wird häufig als biologisch abbaubar bezeichnet, ist jedoch in der Natur nur begrenzt abbaubar, beispielsweise im Boden oder im Meerwasser, und wird nur unter industriellen Kompostierungsbedingungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit abgebaut, was in häuslichen Komposthaufen nicht möglich ist.

Jetzt haben Wissenschaftler des Centre for Sustainable and Circular Technologies (CSCT) an der Universität Bath eine Methode entwickelt, mit der diese Kunststoffe in der natürlichen Umwelt besser abbaubar sind.

Das Team fand heraus, dass sich die Abbaubarkeit des Kunststoffs durch die Einarbeitung unterschiedlicher Mengen von Zuckermolekülen in das Polymer optimieren lässt. Sie fanden heraus, dass bereits drei Prozent Zuckerpolymereinheiten in PLA zu einem Abbau von 40 % innerhalb von sechs Stunden nach Einwirkung von UV-Licht führen.

Besonders vielversprechend ist, dass die Technologie mit bestehenden Kunststoffherstellungsverfahren kompatibel ist, was bedeutet, dass sie von der Kunststoffindustrie möglicherweise schnell getestet und übernommen werden könnte.

Die Forscher, die ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Chemical Communications (Open-Access-Artikel) veröffentlicht haben, hoffen, dass diese in Zukunft von der Kunststoffindustrie genutzt werden können, um die Abbaubarkeit von Kunststoffabfällen am Ende der Lebensdauer des Produkts zu verbessern.

Dr. Antoine Buchard, Royal Society University Research Fellow und Reader in Polymerchemie am CSCT, leitete die von der Royal Society unterstützte Forschungsarbeit.

Er sagte: “Viele Kunststoffe werden als biologisch abbaubar bezeichnet, aber das stimmt leider nur, wenn man sie in einem Komposter für Industrieabfälle entsorgt – wenn sie in den Komposthaufen der Haushalte gelangen, können sie jahrelang halten. Die meisten PLA-Kunststoffe bestehen aus langen Polymerketten, die von Wasser und Enzymen nur schwer abgebaut werden können. Unsere Forschung fügt den Polymerketten Zucker hinzu, die alles durch Bindungen verknüpfen, die mit UV-Licht aufgebrochen werden können. Dadurch wird der Kunststoff geschwächt und in kleinere Polymerketten zerlegt, die dann empfindlicher auf Hydrolyse reagieren. Dadurch könnte der Kunststoff in der natürlichen Umwelt, z. B. im Meer oder im Komposthaufen eines Gartens, viel besser biologisch abbaubar sein. Bisher haben sich Wissenschaftler mit der Verbesserung der Abbaubarkeit von PLA durch Wasser – der Hydrolyse – befasst, aber dies ist das erste Mal, dass sich jemand mit dem Einsatz von Licht beschäftigt hat. Diese Strategie muss noch auf reale Kunststoffobjekte übertragen und mit Sonnenlicht getestet werden, aber wir hoffen, dass unsere Technologie in Zukunft eingesetzt werden kann, um Kunststoffe herzustellen, die stark sind, wenn man sie benutzt, sich aber leicht abbauen lassen, wenn Wiederverwendung und Recycling nicht mehr möglich sind.”

Die vollständige Arbeit finden Sie hier.

Mehr über die University Bath finden Sie hier.