Ein neuer Kunststoff, der nicht in krebserregendes Mikroplastik zerfällt, könnte die Antwort auf die Zunahme giftiger Stoffe in unserer Nahrung, unserem Wasser und unserem Körper sein.
Forscher der University of California (UC) in San Diego entwickelten ein pflanzliches Polymer – auch Biokunststoff genannt – aus Algen und fanden heraus, dass 97 Prozent davon innerhalb von 200 Tagen auf Mülldeponien biologisch abgebaut wurden.
Im Vergleich dazu zerfielen im gleichen Zeitraum nur 35 Prozent des herkömmlichen Kunststoffs.
Das Team gab außerdem bekannt, dass es bereits mit einer Ingenieursgruppe zusammengearbeitet hat, um Biokunststoffe zu verwenden, die zur Herstellung von Handyhüllen führen könnten.
Forscher fanden heraus, dass 97 Prozent der pflanzlichen Polymere, genannt TPU-FC1, nach 200 Tagen biologisch abgebaut waren – im Vergleich zu EVA, einem erdölbasierten Kunststoff
Forscher haben eine Alternative zu Kunststoffen entwickelt, bei der Mikroplastik entsteht (siehe Abbildung oben). Die neue Entdeckung nutzt pflanzliche Polymere, die innerhalb von sechs Monaten biologisch abbaubar sind
Mikroplastik sind winzige Fragmente normaler Kunststoffprodukte, die in unseren Arterien, Lungen und Plazentas vorkommen und deren Abbau 100 bis 1.000 Jahre dauern kann.
„Wir fangen gerade erst an, die Auswirkungen von Mikroplastik zu verstehen“, sagte Michael Burkart, Professor für Chemie und Biochemie an der UC San Diego und Mitautor der Studie.
„Wir versuchen, Ersatzstoffe für bereits vorhandene Materialien zu finden und sicherzustellen, dass diese Ersatzstoffe am Ende ihrer Nutzungsdauer biologisch abbaubar sind, anstatt sich in der Umwelt anzusammeln.“ Das ist nicht einfach.‘
Mikroplastik hat aufgrund seiner Verbreitung und Häufigkeit in unserem Alltag in letzter Zeit große Aufmerksamkeit erregt.
Die winzigen Partikel wurden auch in fast allen Teilen der Welt gefunden – vom tiefsten Ort der Erde, dem Marianengraben, bis zur Spitze des Mount Everest.
Im Jahr 2016 machten sich drei Professoren der UC San Diego daran, Algen in Treibstoff umzuwandeln, was sich in das Ziel verwandelte, den ersten biologisch abbaubaren Schuh zu entwickeln.
Nanoplastik kommt in Arterien, Lungen und Plazenta vor und es kann zwischen 100 und 1.000 Jahren dauern, bis es abgebaut wird
Der erste biologisch abbaubare Schuh wurde 2022 aus fossilem Algenöl hergestellt
Dem Team gelang es, ein algenbasiertes Polymer namens TPU-FC1 herzustellen und im Jahr 2022 die ersten biologisch abbaubaren Polyurethan-Schuhsohlen auf den Markt zu bringen, die aus fossilem Algenöl hergestellt wurden.
Kunststoffe werden aus Erdöl hergestellt, das aus Algen gewonnen wird, und sind daher die beste Option für zukünftige biologisch abbaubare Produkte.
Für die neueste Forschung mahlte das Team die pflanzlichen Polymere zu Mikropartikeln und testete mit drei Messinstrumenten, ob die Mikroben im Kompost das Material abbauen.
Sie verwendeten ein Respirometer, das testete, wie viel Kohlendioxid (CO2) beim Abbau des Materials freigesetzt wurde, und stellten fest, dass es zu 100 Prozent dem Industriestandard für biologische Abbaubarkeit entsprach.
Der Industriestandard für die biologische Abbaubarkeit besagt, dass das Produkt in weniger als sechs Monaten zu mindestens 90 Prozent zerfallen muss.
Als nächstes verglich das Team sein algenbasiertes Mikroplastik mit erdölbasiertem Mikroplastik mithilfe einer Wasserflotationsmethode.
Da Kunststoffe schwimmen, können sie leicht von der Wasseroberfläche entfernt werden. Die Forscher überprüften beide Arten von Kunststoffen nach Abständen von 90 und 200 Tagen. Am Ende des Tests wurde jedoch fast das gesamte erdölbasierte Mikroplastik zurückgewonnen.
Unterdessen fanden die Forscher nach 90 Tagen nur 32 Prozent des pflanzlichen Mikroplastiks und nach 200 Tagen drei Prozent, was bedeutet, dass 97 Prozent des Testmaterials biologisch abgebaut waren.
Der letzte Schritt bestand darin, das Vorhandensein von Monomeren – den winzigen Partikeln, aus denen der Kunststoff besteht – nachzuweisen, um zu bestätigen, dass das Polymer wieder in die ursprünglichen Pflanzenmaterialien zerfallen war, aus denen es hergestellt wurde.
„Dieses Material ist der erste Kunststoff, der nachweislich bei unserer Verwendung kein Mikroplastik erzeugt“, sagte Stephen Mayfield, Mitautor der Arbeit, Professor an der School of Biological Sciences und Mitbegründer von Algenesis.
„Dies ist mehr als nur eine nachhaltige Lösung für das Ende des Produktlebenszyklus und unsere überfüllten Mülldeponien. „Das ist eigentlich Plastik, das uns nicht krank machen wird.“
Die Entdeckung stellt einen bedeutenden Schritt zur Beseitigung der Menge an potenziell giftigem Mikroplastik dar, das Herzinfarkte, bestimmte Krebsarten, Fruchtbarkeitsprobleme und Demenz verursachen kann.
Einige Forscher und Gesundheitsexperten haben auch Bedenken geäußert, dass die Belastung durch Mikroplastik dazu führen kann, dass Babys untergewichtig zur Welt kommen.
Jüngste Studien haben ergeben, dass der durchschnittliche Liter im Laden gekauftes Mineralwasser mehr als 240.000 Nanoplastiken enthält, während die meisten fleisch- und pflanzenbasierten Alternativen winzige Kunststoffe enthalten, die mit Krebs in Zusammenhang stehen.
Wissenschaftler haben gewarnt, dass die Umstellung auf die Herstellung des neuen Materials einige Zeit in Anspruch nehmen wird, da die vorhandenen Produktionsanlagen nur für herkömmlichen Kunststoff gebaut wurden.
„Als wir mit dieser Arbeit begannen, wurde uns gesagt, dass es unmöglich sei“, sagte Burkart.
„Jetzt sehen wir eine andere Realität.“ Es gibt noch viel zu tun, aber wir wollen den Menschen Hoffnung geben. Es ist möglich.’