Ein Forschungsteam mit Beteiligung der BTU in Senftenberg hat ein neues Polystyrol entwickelt. Der Kunststoff besteht zur Hälfte aus nachwachsenden Rohstoffen, wird mit weniger Energie hergestellt und lässt sich am Ende seiner Nutzung gezielt zerlegen.
Hereon leitet Projekt mit drei Hochschulpartnern
Polystyrol zählt laut BTU zu den weltweit wichtigsten Kunststoffen. Es wird aus Erdöl hergestellt, die Produktion braucht viel Energie, und recyceln lässt sich das Material kaum. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Helmholtz-Zentrums Hereon hat deshalb gemeinsam mit der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU), der Freien Universität Berlin und der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg eine Alternative entwickelt. Die Ergebnisse sind jetzt in der Fachzeitschrift Chem Circularity erschienen.
Aus Senftenberg ist die Arbeitsgruppe von Prof. Axel T. Neffe beteiligt, der an der BTU das Fachgebiet Organische Chemie mit Schwerpunkt Polymere leitet. Die Universität spricht vom Schlüsselbeitrag der Senftenberger Polymerchemie. Die Gruppe bringt Erfahrung im gezielten Materialdesign von Kunststoffen ein, die sich mit Wasser zersetzen lassen und in der Medizin eingesetzt werden können.
Zucker als Rohstoff und Mikrowellen statt Hitze
Für das neue Polystyrol ersetzte das Team einen Teil des Styrols durch Itaconsäureanhydrid. Diese Verbindung lässt sich per Fermentation aus pflanzlichen Kohlenhydraten wie Zucker gewinnen. Rund 50 Prozent des Materials stammen so aus biobasierten Quellen. Statt klassischer Heizverfahren setzen die Forschenden bei der Herstellung Mikrowellenstrahlung ein, die den Energieverbrauch laut BTU deutlich senkt.
Entscheidend für den späteren Abbau sind Thioester, die als gezielte Sollbruchstelle in das Polymernetzwerk eingebaut werden. Am Ende der Nutzungsdauer lässt sich das Material dadurch chemisch in kleinere Bruchstücke zerlegen. Diese können anschließend sogar von Bakterien abgebaut werden.
Erste Petrischalen aus dem neuen Kunststoff im Labor
Erste Versuche zeigen, dass sich das neue Polystyrol auf herkömmlichen Spritzgussanlagen verarbeiten lässt. Im Labor entstanden zunächst Petrischalen in der Größe einer Ein-Euro-Münze. Untersuchungen mit menschlichen Stammzellen deuten nach Angaben der Universität darauf hin, dass das Material biologisch gut verträglich ist.
„Wir müssen Materialien so gestalten, dass ihr Verbleib und mögliches Recycling von Anfang an mitgedacht werden“, sagt Neffe. Das Projekt zeige beispielhaft, wie interdisziplinäre Zusammenarbeit über Standorte hinweg dazu beitragen könne, einen der am weitesten verbreiteten Kunststoffe der Welt fit für eine Kreislaufwirtschaft zu machen. Für die BTU sei das ein weiterer Baustein, um ihre Kompetenz in der nachhaltigen Materialchemie sichtbar in die Anwendung zu bringen. Mehr dazu auf der Seite der BTU.
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