Recyclingfähig und bei niedriger Temperatur verformbar
Polymer-Klasse für nachhaltigere Prozesse
Forschende der Universität Bayreuth haben eine neue Klasse Polymere mit besonderem Eigenschaftsprofil entdeckt. Dabei handelt es sich um Triblock-Copolymere, und zwar aus Poly(L-lactid)-Block-Poly(ethylenglykol)-Block-Poly(L-lactid) (kurz: PLLA-b-PEG-b-PLLA). Einige Vertreter dieser Klasse verformen sich durch Druck bei niedrigen Temperaturen. Als Pulver können diese sog. baroplastischen Polymere in Formkörper gepresst werden und sind damit eine energetisch nachhaltige Alternative zu den üblichen Thermoplasten. Hintergrund: Der breite Einsatz von Thermoplasten – Kunststoffen, die sich durch Hitze verformen lassen – ist mit mehreren Problemen verbunden. Die Verarbeitung erfordert hohe Temperaturen und damit viel Energie, zudem erschwert die Hitze den Einsatz empfindlicher funktionaler Zusätze wie Enzyme oder Proteine. Gleichzeitig sind viele Thermoplaste nur unzureichend abbaubar, was zur Anreicherung von Mikroplastik in der Umwelt führt. Mit der Entwicklung neuer Materialien, die sich bei niedrigeren Temperaturen verformen lassen, bieten sich vielversprechende Alternativen, um nicht nur den Energiebedarf bei der Herstellung, sondern auch den Eintrag von Mikroplastik in die Umwelt zu senken.
Niedrige Verarbeitungstemperatur
Durch die niedrige Verarbeitungstemperatur der von den Bayreuther Forschenden vorgestellten Polymere ließen sich beispielsweise auch hitzeempfindliche Enzyme oder Proteine verkapseln, was bei gewöhnlichen Thermoplasten nicht oder nur schwer umsetzbar ist. Dadurch könnten Enzyme z. B. für bestimmte technische Zwecke eingesetzt werden. Innerhalb von zwei Monaten können die Polyester unter Industriebedingungen kompostiert werden, wodurch die Entstehung von Mikroplastik vermieden wird. Zudem können die Polymere chemisch und physikalisch recycelt werden, womit auch deren Wiederverwendung in technischen Anwendungen möglich ist. Dabei können die Polymere vergleichsweise leicht und kontrolliert hergestellt werden und bieten somit ein realistisches Anwendungspotenzial.
"Es war für mich sehr überraschend, dass bestimmte Vertreter der Blockcopolymere baroplastische Eigenschaften zeigen und zudem auch noch kompostierbar sind. Ich sehe damit noch sehr viele weitere Möglichkeiten, die weit über meine bisherigen Arbeiten hinausgehen. Ich freue mich, dass ich zu dieser Entwicklung einen Beitrag leisten konnte und damit die Welt verbessern kann", sagt Dr. Chengzhang Xu des Lehrstuhls Makromolekularen Chemie und des Bayerischen Polymerinstituts der Universität Bayreuth.
Prof. Dr. Seema Agarwal, Leiterin der Forschungsgruppe Advanced Sustainable Polymers an der Universität Bayreuth, betont: "Die Studie zeigt das besondere Zusammenspiel der interdisziplinär zusammenarbeitenden Teilprojekte des SFB 1357 Mikroplastik, die eine derartige Entwicklung erst ermöglichen: von der Synthetisierung, Charakterisierung, Prozessierung und Abbaubarkeitstests der Makromolekularen Chemie, über die enzymatische Aktivitätstests der Biochemie bis hin zu ökotoxikologischen Tests der Tierökologie."
Publikation:
Chengzhang Xu, Chengwei Yi, Emilia Fulajtar, Anja FRM Ramsperger, Julian Brehm, Christian Laforsch, Holger Schmalz, Sabine Rosenfeldt, Ulrich Mansfeld, Holger Kress, Andreas Möglich, Andreas Greiner, Seema Agarwal. Compostable and Recyclable Baroplastic Triblock Copolymers Enable Low-Energy Polymer Processing. Small (2026); https://doi.org/10.1002/smll.202514939
Quelle: Universität Bayreuth
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