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Sonntag, 27.05.2018
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Ein Kristall fürs Bio-Plastik

Pflanzenbasierte Vorstufe für Kunststoffe unter dem Mikroskop

Was hier im Dünnschliff so farbig schimmert, ist kein gewöhnlicher Kristall. Es handelt sich um eine aus Zucker synthetisierte Vorstufe für den Kunststoff Polyethylen-Furanoat (PEF) – einen nachhaltigeren Ersatz für das allgegenwärtige PET-Plastik. Durch ein neues Verfahren ist es Forschern jetzt gelungen, diese Vorstufe einfacher und günstiger zu produzieren.

Angesichts der grassierenden Umweltverschmutzung mit Plastikabfällen und dem wenig nachhaltigen Verbrauch von erdölbasierten Chemikalien bei der Kunststoffproduktion suchen Wissenschaftler weltweit nach nachhaltigen Alternativen zum Plastik. Ideal dafür wären Bio-Kunststoffe, die nicht nur biologisch abbaubar, sondern auch aus nachwachsenden, natürlichen Vorstufen herstellbar sind.

Als ein erster Schritt gilt der Ersatz des erdölbasierten PET-Kunststoffs durch das eng verwandte Polyester Polyethylen-Furanoat (PEF). Im Gegensatz zum PET kann dieses kettenförmige Molekül aus einer naturbasierten Vorstufe hergestellt werden, der 2,5-Furandicarbonsäure (FDCA). Sie ist hier in kristalliner Form zu sehen.

Ausgangsstoff für die Furandicarbonsäure ist simpler Zucker – beispielsweise aus Pflanzenabfällen. Bisher allerdings hatte das Ganze einen Haken: Die Produktion von FDCA ist sehr aufwändig und teuer. "Weil FDCA sehr schlecht löslich ist, brauchte man bisher eine Menge Lösungsmittel, um selbst kleinste Mengen davon herzustellen", erklärt Ali Hussain Motagamwala von der University of Wisconsin-Madison.

Doch nun haben Motagamwala und seine Kollegen ein pflanzenbasiertes Lösungsmittel entdeckt, das dieses Problem lösen könnte. "Sowohl Zucker als auch FDCA sind im gamma-Valerolacton hochgradig löslich", erklärt der Forscher. "Dadurch bekommt man hohe Ausbeuten von FDCA und man kann das Lösungsmittel leicht abtrennen und wieder recyceln."

Nach Ansicht der Forscher könnte dieser Prozess das biobasierte FDCA deutlich günstiger und damit konkurrenzfähiger gegenüber den erdölbasierten Varianten machen. "Dieser Ansatz könnte genau das sein, worauf viele Leute in der Plastikindustrie schon gewartet haben", so die Wissenschaftler.