de.wedoany.com-Bericht: Forscher der University of Edinburgh und der deutschen RPTU University Kaiserslautern-Landau haben ein einfaches chemisches Verfahren entwickelt, das herkömmliche Kunststoffe in biologisch abbaubare Materialien umwandelt, die sich deutlich schneller zersetzen. Dies bietet einen neuen Ansatz zur Lösung des globalen Plastikmüllproblems.
Die Forscher schlagen den Einsatz eines Thionierungsmittels vor, das in einer einstufigen Reaktion die chemische Struktur herkömmlicher Kunststoffe (wie sie z. B. in Lebensmittelverpackungen und im 3D-Druck verwendet werden) verändert: Der an Kohlenstoffatome chemisch gebundene Sauerstoff wird entfernt und durch Schwefelatome ersetzt. Diese Umwandlung erzeugt lange Moleküle aus Polythionoestern, die aus Kohlenstoff-Schwefel-Bindungen bestehen. Da die Kohlenstoff-Schwefel-Bindungen schwächer sind als die Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen im ursprünglichen Kunststoff, besitzt das neue Material nicht nur andere physikalische Eigenschaften, sondern lässt sich auch leichter zersetzen.
Derzeit sind etwa 99 % der im Umlauf befindlichen Kunststoffe nicht biologisch abbaubar, während bestehende umweltfreundliche Alternativen entweder langsam abgebaut werden oder hohe Temperaturen und aggressive Chemikalien für einen effektiven Abbau benötigen. Das neue Verfahren bietet eine Lösung für diese zentrale Umweltproblematik. Dr. Jennifer Garden von der School of Chemistry der University of Edinburgh, die die Studie gemeinsam leitete, weist darauf hin, dass die Thionierung von Polyestern technisch anspruchsvoll ist, da diese Materialien eine geringere Reaktivität gegenüber der Thionierung aufweisen als viele andere Polymere und die Herstellung von Polythionoestern auf herkömmlichem Wege schwierig ist. Die Forscher testeten die neue Methode an Polycaprolacton, einem biologisch abbaubaren Kunststoff, der für Lebensmittelverpackungen, den 3D-Druck und biomedizinische Implantate verwendet wird. Die Ergebnisse zeigen, dass das Verfahren leicht skalierbar ist, große Mengen an Kunststoff schnell umwandeln kann und eine hohe Vielseitigkeit aufweist, die ein Upcycling verschiedener Kunststoffarten ermöglicht.
Das Forschungsteam räumt ein, dass weitere Studien erforderlich sind, um die Umweltauswirkungen der Zersetzungsprodukte von Polythionoestern vollständig zu verstehen und die langfristige Nachhaltigkeit und Sicherheit des neuen Materials zu gewährleisten. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Chem Circularity“ des Verlags Cell Press veröffentlicht. Die Studie wurde von UK Research and Innovation (UKRI), der Royal Society, der französischen Nationalen Forschungsagentur (French National Research Agency) und dem französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) gemeinsam finanziert.
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