Kunststoffflasche löst sich im Ozean auf

Kunststoffe sind allgegenwärtig. Wir nutzen sie als Lebensmittelverpackung, synthetische Fasern machen unsere Kleidung aus, sie dienen der Isolierung von Elektrokabeln und sorgen zur Gewichtsreduzierung im Fahrzeugbau. Kunststoffe sind günstig herzustellen, flexibel einsetzbar und langlebig.

Supramolekularer Kunststoff zerfällt bei Kontakt mit Elektrolyten

Doch genau diese Beständigkeit sorgt bei massenhaft verwendeten Alltagsprodukten wie Verpackungen für Probleme. Die meisten Kunststoffe zersetzen sich in der Natur nicht. Sie zerfallen zu mikroskopisch kleinen Partikeln, so genanntes Mikroplastik. Es sammelt sich in den Weltmeeren und im Boden und gelangt schließlich in unsere Nahrungsketten. Ein neu entwickelter Kunststoff aus Japan soll vor allem die Verpackungsindustrie revolutionieren.

Denn Takuzo Aida und sein Team haben am RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) einen Kunststoff entwickelt, der sich im Meer vollständig auflösen soll. Laut einem Bericht im Science Magazine besteht das Material aus Polymeren, die durch reversible Salzbrücken miteinander vernetzt sind.

Dieser „supramolekulare Kunststoff“ zerfällt bei Kontakt mit Elektrolyten, wie sie beispielsweise im Meerwasser vorkommen. Möglich macht den Prozess eine Kombination aus zwei ionischen Monomeren. Eines der Monomere ist Natriumhexametaphosphat, das vornehmlich zur Wasseraufbereitung genutzt wird. Das andere setzt sich aus Guanidiniumsulfaten zusammen.

Beide Bestandteile können von Bakterien verstoffwechselt werden, sobald sie in Kontakt mit Meerwasser voneinander getrennt werden. Dank eines neu entwickelten Entsalzungsprozesses, nach dem Vermischen der Monomere in einer wässrigen Lösung, ist es den Wissenschaftlern gelungen, das Material fest und funktionsfähig zu machen, solange es nicht in Kontakt mit Elektrolyten kommt.

Die Zersetzung der Verbindungen geschieht innerhalb weniger Stunden. Der neu entwickelte Kunststoff ist ungiftig, schwer entflammbar und kann, wie ein herkömmlicher thermoplastischer Kunstoff, bei Temperaturen von etwa 120 Grad Celsius verformt werden.

Nach Angaben der Wissenschaftler können dank unterschiedlicher Guanidiniumsulfate sowohl die Zugfestigkeit als auch der Härtegrad der neuen Kunststoffe variiert werden. Einen Haken gibt es jedoch: Noch ist unklar, ob es ausreichend Rohmaterialien für eine globale Produktion geben wird.

Vollständiger Forschungsbericht unter: www.science.org/doi/10.1126/science.ado1782