Japanisches Team entwickelt recycelbares biobasiertes Polymer mit überlegenen Eigenschaften gegenüber Polyolefinen

de.wedoany.com-Bericht: Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Kotohiro Nomura von der Tokyo Metropolitan University, in Zusammenarbeit mit den Forscherteams von Dr. Hiroshi Hirano (Senior Researcher) und Dr. Seiji Higashi (Leiter) am Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology sowie dem Team von außerordentlichem Professor Hiroki Takeshita an der Präfekturuniversität Shiga, hat ein biobasiertes Polyesteramid entwickelt, das sich leicht chemisch recyceln lässt. Ausgangsstoffe sind nachwachsende Rohstoffe wie nicht essbare Pflanzenöle, Aminosäuren und Zucker. Das Material wurde mittels katalytischer Olefinmetathese-Polymerisation hergestellt und zeigt in Folienform mechanische Eigenschaften, die denen herkömmlicher Massenkunststoffe überlegen sind.

Die Herstellung chemisch recycelbarer Polymere aus nicht essbaren nachwachsenden Rohstoffen ist eine wichtige Entwicklungsrichtung für nachhaltige Materialien in der Kreislaufwirtschaft. Bisher gab es jedoch nur wenige Materialien, die bei Schlüsselindikatoren wie Zugfestigkeit und Bruchdehnung herkömmliche Polymere wie Polyethylen oder Polypropylen übertreffen. Das hier entwickelte hochmolekulare Polyesteramid besteht aus nicht essbaren Pflanzenölen, Aminosäuren und Zucker und wurde durch katalytische Olefinmetathese-Polymerisation synthetisiert – eine Polykondensationsreaktion, bei der Ethylen als Nebenprodukt entsteht. Die Polymerfolie zeigt eine höhere Zugfestigkeit und Bruchdehnung als herkömmliche Polymere. Insbesondere das Phenylalanin-haltige Polyesteramid weist bei Umgebungstemperatur zudem eine schnelle Selbstheilungsfähigkeit auf.

In Bezug auf die Recyclingfähigkeit lässt sich dieses biobasierte Polyesteramid durch katalytische Umesterung mit Alkohol depolymerisieren und quantitativ in die Ausgangsmonomere umwandeln, was ein geschlossenes chemisches Recycling ermöglicht. Die Forschung wurde im Rahmen des Projekts „Entwicklung biobasierter fortschrittlicher Polymere sowie deren Depolymerisation und chemisches Recycling“ im Forschungsbereich „Präzisionsmaterialwissenschaft für Abbau und Stabilität“ des strategischen kreativen Forschungsförderungsprogramms (CREST) der Japan Science and Technology Agency (JST) durchgeführt. Sie soll die Entwicklung nachhaltiger Polymere in der Kreislaufwirtschaft vorantreiben.