Forschende der University of Surrey entwickeln neues Polymer, das sich bei 90 °C zersetzt und beim Abkühlen erneut polymerisiert

de.wedoany.com-Bericht: Ein Forschungsteam der University of Surrey hat in der Fachzeitschrift Macromolecules eine Studie veröffentlicht, die ein neues Polymer vorstellt, das die Anwendung, Entfernung und das Recycling von Materialien vereinfachen kann.

Herkömmliche Kunststoffe wie Polyethylen werden häufig in Alltagsprodukten wie Einkaufstüten, Lebensmittelverpackungen und Shampooflaschen verwendet, sind jedoch aufgrund ihrer schweren Abbaubarkeit für das chemische Recycling ungeeignet. Zuvor entwickelte chemisch recycelbare Polymere benötigen in der Regel höhere Temperaturen von etwa 150 bis 200 Grad Celsius, um sich zu zersetzen, und die recycelten Materialien müssen oft zusätzlich chemisch behandelt werden, um wieder zu Kunststoff zu werden.

Das neue Material, das das Surrey-Team hergestellt hat, ähnelt Polyethylen: Es ist weich, unlöslich und hydrophob, lässt sich jedoch bereits bei einer Erwärmung auf 90 Grad Celsius effizient depolymerisieren und in grundlegende Einheiten, sogenannte Monomere, zerlegen. Im Gegensatz zu den meisten Depolymerisationsprozessen, die flüssige Monomere erzeugen, bildet dieses Material ein Gas. Beim Abkühlen des Dampfes bildet sich automatisch das ursprüngliche wasserabweisende Polymer mit denselben Eigenschaften wie zuvor erneut.

Dr. Peter Roth, korrespondierender Autor der Studie und Senior Lecturer für Angewandte Organische und Polymerchemie an der University of Surrey, erklärte, dass die meisten Kunststoffe auf Stabilität ausgelegt seien, was genau der Grund dafür sei, dass sie schwer zu recyceln oder zu entfernen seien. Er wies darauf hin, dass das Forschungsteam bewiesen habe, dass es möglich sei, ein Material zu schaffen, das sich völlig anders verhalte – es könne bei relativ niedrigen Temperaturen in Dampf übergehen und sich dann auf natürliche Weise wieder zu demselben Polymer aufbauen. Seiner Ansicht nach sei dieses Material kein Ersatz für herkömmliche Kunststoffe und sicherlich keine Lösung für das globale Kunststoffabfallproblem, aber es führe ein neues Konzept ein, das eine völlig neue Generation zirkulärer Materialien inspirieren könnte.

Um dieses Konzept zu demonstrieren, schlug das Team drei potenzielle Anwendungen vor. Erstens stellten sie wasserabweisende Polymerbeschichtungen her, indem sie den Polymerdampf auf Oberflächen kondensieren ließen. Zweitens zeigten sie, dass diese Beschichtungen durch erneutes Erhitzen entfernt werden können, wodurch das Polymer verdampft. Drittens veranschaulichten sie, dass verunreinigte Polymere durch Sublimation gereinigt werden können, wobei das Polymer vor der erneuten Bildung eines sauberen Feststoffs von Modellzusatzstoffen getrennt wird.

Touseef Kazmi, Erstautor der Studie und Doktorand an der University of Surrey, erklärte, dass das Forschungsteam ein Arbeitsprinzip nachgewiesen habe, das es zuvor nicht gegeben habe. Er glaubt, dass dies, wenn man lernt, diese Chemie anzupassen, letztendlich zu neuen Materialien führen könnte, die sich einfacher anwenden, entfernen und recyceln lassen als viele heutige Kunststoffe.

Diese Arbeit liefert einen Konzeptnachweis für neuartige zirkuläre Materialien und könnte letztendlich neue Methoden für die Anwendung und Entfernung wasserabweisender Beschichtungen vorantreiben, insbesondere in Anwendungsszenarien, in denen flüssige Beschichtungen komplexe Oberflächen nur schwer benetzen können.