Wegwerfgeschirr nach einem Picknick in einem Berliner Stadtpark,

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Umweltschutz Neuartiges Plastik zerfällt in wenigen Wochen

22. April 2021, 13:53 Uhr

Plastik ist ein riesiges Umweltproblem, sogar wenn es biologisch abbaubar ist. Denn es braucht sehr lange, um sich zu zersetzen. Forschende rund um Chemikerin Prof. Dr. Ting Xu von der UC Berkeley haben nun ein Plastik entwickelt, das sich in Rekordzeit auflöst. Das Geheimnis liegt in speziell beigemischten Enzymen.

Plastik ist schlecht für die Umwelt. Deswegen wird seit einiger Zeit nach Lösungen gesucht, wie Kunststoffe abgebaut oder wiederverwendet werden können. Eine Zeit lang galt biologisch abbaubares Plastik als eine vielversprechende Variante. Meist besteht es aus Polyester, das wir als Polymilchsäure oder PLA kennen. Diese Stoffe landen auf Deponien und brauchen oft genauso lange, um abgebaut zu werden, wie herkömmliches Plastik.

Kompostieren durch Wasser und Hitze

Forschende rund um Professor Ting Xu von der University of California Berkeley haben nun Wege entwickelt, die dafür sorgen, dass dieses kompostierbare Plastik einfacher zersetzt wird. Nur durch Hitze und Wasser soll es innerhalb weniger Wochen zerfallen. Damit wäre ein Problem gelöst, mit dem sowohl Umweltschützer als auch die Plastikindustrie bislang weitgehend vergeblich kämpften.

Die Menschen sind nun endlich soweit, in Richtung biologisch abbaubarer Polymere für den Gebrauch von Einmalplastik zu gehen. Doch wenn sich herausstellt, dass es mehr Probleme als Nutzen verursacht, könnte die Politik wieder umschwenken. Wir sind im Grunde auf dem richtigen Weg, denn das anhaltende Problem, dass Einmalplastik nicht abbaubar ist, können wir lösen.

Ting Xu, Professorin für Chemie und Materialforschung an der UC Berkeley

Die neue Technik funktioniert so: Während der Herstellung des Plastiks werden Polyester-fressende Enzyme beigefügt. Diese Enzyme sind durch eine einfache Polymerhülle geschützt. Dadurch wird verhindert, dass sie sich aufspalten und dadurch unbrauchbar werden. Wird das Material dann Hitze und Wasser ausgesetzt, entledigt sich das Enzym seiner Hülle und beginnt, das Plastik in seine Bestandteile zu zersetzen. Im Falle von PLA-Plastik würde daraus einfache Milchsäure werden, die dann von den Mikroben im Kompost weiterverwertet wird. Auch die Hülle des Enzyms ist abbaubar.

PLA ist die Abkürzung für Polylactid und wird umgangssprachlich auch als Polymilchsäure bezeichnet. Der Name leitet sich von Polymer ab. Man unterscheidet zwischen Biopolymeren, die natürlich in Lebewesen vorkommen, also Proteine, Zellulose oder Chitin, und synthetischen Polymeren, die industriell hergestellt werden. PLA zählt zu den synthetischen Polymeren. Weil es auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt wird, wird es auch als Bio-Kunststoff bezeichnet. Es besteht zum Beispiel aus Maisstärke und Milchsäure.

Der neue Prozess beseitigt auch das Problem des Mikroplastiks, das normalerweise ein Beiprodukt der chemischen Abbauprozesse ist und ein weiteres Problem für die Umwelt darstellt. Bis zu 98 Prozent des Kunststoffs, das durch Xu’s Technik hergestellt wurde, konnte so in kleinere Moleküle umgewandelt werden.

Aber ist dieses Plastik auch genauso nutzbar?

Laut Professor Xu ja. Sie konnte zeigen, dass sich der Charakter des Plastiks nicht verändert. Es kann genauso bei ca. 170 Grad Celsius geschmolzen und in Fasern gepresst werden wie normales Polyester-Plastik. Um die Kompostierung in Gang zu setzen, ist es dagegen nötig, Wasser und nur wenig Hitze beizufügen. Unter industriellen Kompostierungsbedingungen bei ca. 50 Grad Celsius zersetze sich das PLA-Plastik mit den eingebauten Enzymen innerhalb von sechs Tagen.

Die unterschiedlichen Plastikvarianten benötigen allerdings unterschiedliche Enzyme, die bei der Herstellung beigefügt werden müssen. Für PLA-Plastik ist das Proteniase K, bei PCL-Plastik (Polycaprolacton) wurde Lipase verwendet.

Gut zu wissen ist auch, dass sich die modifizierten Polyester nicht bei niedrigen Temperaturen oder kurzen Perioden von Feuchtigkeit zersetzen. Das heißt, dass ein T-Shirt, das aus diesem Polyester hergestellt wird, Schweiß und Maschinenwäschen bei moderaten Temperaturen gut aushält.

Doch ab einer gewissen Zeit bei einer bestimmten Temperatur wird sich auch dieses T-Shirt zersetzen und das ist auch gut so, denn:

Bildrechte: Christopher DelRe/UC Berkeley

Es hat sich herausgestellt, dass Kompostieren allein nicht genug ist. Menschen wollen in ihrem Zuhause kompostieren, ohne sich die Hände schmutzig zu machen.

Ting Xu

Auch das haben Xu und ihr Team gelöst. Benutzt man warmes Leitungswasser, bringt es auf die richtige Temperatur und wartet eine Zeitlang, wird man sehen, dass sich das Material auflöst und dann ganz einfach weggespült werden kann.

Sogar zeitgesteuertes Kompostieren ist möglich

Xu und ihr Team haben es sogar geschafft, die Enzyme so anzulegen, dass die Kompostierung an einem bestimmten Punkt wieder stoppt und das Material nicht komplett zerstört. Das könnte der Schlüssel für das Recyclingproblem vieler Produkte sein.

Bildrechte: Mark Joseph Hanson University of California Berkeley

Stellen Sie sich vor, dass ein biologisch abbaubarer Kleber Rechnerschaltungen oder ganze Handys und andere Elektronikgeräte zusammenhält. Und wenn Sie mit dem Gerät fertig sind, löst sich der Kleber auf und alle Teile fallen auseinander und können wiederverwendet werden.

Ting Xu

Für Xu ist es wichtig, dass sich die Millennials mit solchen Fragen beschäftigen und einen Austausch darüber in Gang setzen, wie wir den Umgang mit unserem Planeten verändern können.

Schauen Sie sich all die verschwendeten Dinge an, die wir wegschmeißen: Kleidung, Schuhe, Elektronik wie Handys und Computer. Wir nehmen der Erde viel schneller Dinge weg, als wir überhaupt in der Lage sind, sie wieder zurückzugeben. Grabt nicht in der Erde nach diesen Dingen, sondern schaut Euch an, was ihr schon habt und verwandelt es in etwas Neues.

Ting Xu