Konstanzer Forschende haben bewiesen, dass das von ihnen entwickelte Mineralplastik mit selbstheilenden Kräften durch den Einsatz eines Biopolymers nun auch von Mikroorganismen abgebaut werden kann.
Sieben Jahre ist es her, dass Chemiker der Universität Konstanz eine völlig neue Kunststoff-Klasse präsentierten, die in ihrer Struktur Biomaterialien ähnelt. Bei dem sogenannten Mineralkunststoff handelte es sich um ein Hydrogel, das aus Nanopartikeln von Kalziumkarbonat (Kalk) besteht, die durch Polyacrylsäure in Wasser vernetzt werden. Das besondere an dem neuen Kunststoff: Für die Herstellung wird kaum Energie verbraucht, da Raumtemperatur ausreicht. Zudem besitzt er selbstheilende Kräfte und ist gut recycelbar. Doch das Mineralplastik hatte einen entscheidenden Makel: Aufgrund seiner chemischen Komponenten war es nicht biologisch abbaubar.
„Bisher haben wir für die Herstellung unseres Mineralplastiks Polyacrylsäure verwendet. Chemisch betrachtet besitzt diese dasselbe Rückgrat wie Polyethylen, welches bekanntermaßen in der Umwelt große Probleme verursacht, weil es kaum biologisch abbaubar ist“, erklärt Helmut Cölfen. Nach jahrelanger Forschung stellte das Team um den Konstanzer Chemiker den selbstheilenden Kunststoff nun als biologisch abbaubare Variante vor.
Erdölbasierten Grundbaustein durch Biopolymer ersetzt
Wie das Team in der Fachzeitschrift Small Methods berichtet, wurde dafür die erdölbasierte Komponente durch Polyglutaminsäure ersetzt. Dabei handelt es sich um ein natürliches Biopolymer, das in der Natur in großen Mengen vorkommt. „Unser neues Mineralplastik hat dieselben positiven Eigenschaften wie das alte, besitzt jedoch den entscheidenden Vorteil, dass sein Grundbaustein – die Polyglutaminsäure – mithilfe von Mikroorganismen hergestellt werden kann und vollkommen biologisch abbaubar ist“, erklärt der Chemiker.
Biologische Abbaubarkeit bewiesen
Dass das Bio-Mineralplastik tatsächlich biologisch abbaubar ist, konnten Biologen der Universität Konstanz bereits nachweisen. Entsprechende Versuche zeigten, dass der selbstheilende Bio-Kunststoff bereits nach 32 Tagen von Mikroorganismen, die beispielsweise in Waldböden vorkommen, vollständig abgebaut wurde.