• Ein neues umweltfreundliches Material, hergestellt aus Gerstenstärke gemischt mit Fasern aus Zuckerrübenabfällen, erblickt an der Universität Kopenhagen das Licht der Welt – ein langlebiges Material, das zu Kompost wird, wenn es in der Natur landet.
• Langfristig hoffen die Forscher, dass ihre Erfindung dazu beitragen wird, die Plastikverschmutzung zu reduzieren und gleichzeitig den ökologischen Fußabdruck der weltweiten Plastikproduktion zu verringern.
Plastikmüll ist weltweit ein riesiges Problem, das Recycling offenbar nicht lösen kann. Riesige Plastikinseln schwimmen in unseren Ozeanen und mikroskopisch kleine Partikel davon befinden sich auch in unserem Körper.
Die Haltbarkeit, Formbarkeit und niedrigen Kosten von Kunststoffen haben sie allgegenwärtig gemacht, von Verpackungen über Kleidung bis hin zu Flugzeugteilen. Doch Kunststoffe haben auch einen großen Nachteil. Kunststoffe belasten die Natur, lassen sich nur schwer recyceln und ihre Herstellung stößt mehr CO2 aus als der gesamte Flugverkehr zusammen. Nur etwa 9 % des Plastiks werden weltweit recycelt, der Rest wird entweder verbrannt, landet in der Natur oder wird auf riesigen Plastikdeponien entsorgt.
Als Reaktion auf diese Situation haben Forscher der Abteilung für Pflanzen- und Umweltwissenschaften innerhalb Universität Kopenhagen haben ein neues Material aus modifizierter Stärke erfunden, das sich in der Natur innerhalb von nur zwei Monaten vollständig zersetzen kann. Es wird aus natürlichem Pflanzenmaterial aus Nutzpflanzen hergestellt und könnte unter anderem für Lebensmittelverpackungen verwendet werden.
Der von dänischen Wissenschaftlern entwickelte neue Biokunststofftyp ist stärker und wasserbeständiger als aktuelle Biokunststoffe. Gleichzeitig ist das innovative Material zu hundert Prozent biologisch abbaubar und kann von Mikroorganismen in Kompost umgewandelt werden, wenn es in die Natur gelangt.
Biokunststoffe gibt es bereits, aber obwohl sie aus biologisch gewonnenen Materialien hergestellt werden, ist nur ein begrenzter Teil davon abbaubar und nur unter besonderen Bedingungen, in industriellen Kompostieranlagen.
Die gängigsten Arten von Biokunststoffen zerfallen nicht so leicht, wenn sie in die Natur geworfen werden. Der Prozess kann viele Jahre dauern, und einige davon verschmutzen weiterhin in Form von Mikroplastik.
Gerstenstärke und Abfälle aus der Zuckerindustrie
Das neue Material ist ein sogenanntes Biokomposit und besteht aus mehreren verschiedenen Stoffen, die auf natürliche Weise abgebaut werden. Seine Hauptbestandteile Amylose und Cellulose sind in Pflanzen weit verbreitete Verbindungen. Amylose Es wird aus vielen Nutzpflanzen gewonnen, darunter Mais, Kartoffeln, Weizen und Gerste.
Gemeinsam mit der außerordentlichen Professorin Kim Hebelstrup von der Universität Aarhus gründete das Team dänischer Wissenschaftler das Unternehmen PlantCarb Abs, bei dem er eine Gerstensorte entwickelte, die im Getreide reine Amylose produziert. Diese neue Sorte ist wichtig, da reine Amylose im Vergleich zu normaler Stärke viel weniger wahrscheinlich zu einer Paste wird, wenn sie mit Wasser interagiert.
Bei der von den Forschern verwendeten Zellulose handelt es sich um eine sogenannte Nanozellulose, die aus den Abfällen der örtlichen Zuckerindustrie gewonnen wird. Und diese Nanozellulosefasern, die tausendmal kleiner sind als Leinen- und Baumwollfasern, tragen zur mechanischen Festigkeit des Materials bei.
Innovatives Material
Amylose und Cellulose bilden lange und starke Molekülketten. Durch die Kombination entstand ein langlebiges und flexibles Material, das sowohl für Einkaufstaschen als auch für die Verpackung von Waren, für die derzeit Kunststoff verwendet wird, eingesetzt werden kann.
Die Herstellung des neuen Biomaterials erfolgt entweder durch Auflösen der Rohstoffe in Wasser und Mischen oder durch Erhitzen unter Druck. So entstehen kleine „Pellets“ oder Späne, die dann bearbeitet und in die gewünschte Form komprimiert werden können.
Bisher haben Forscher nur Prototypen im Labor hergestellt. Ihrer Meinung nach wäre es jedoch relativ einfach, die Produktion in Dänemark und an vielen anderen Orten der Welt zu starten.
Die gesamte Produktionskette von High-Amylose-Stärke existiert bereits. Jedes Jahr werden Millionen Tonnen reine Kartoffel- und Maisstärke produziert und in der Lebensmittelindustrie und darüber hinaus verwendet. Daher garantiert der einfache Zugang zu den meisten Zutaten die letztendliche Produktion dieses Materials in großem Maßstab.
Den Einsatz von Plastik reduzieren
Das Forscherteam bestehend aus Jens Risbo, Andreas Blennow, Peter Ulvskov, Kim Hebelstrup und Marwa Faisal hat bereits einen Patentantrag eingereicht, der nach seiner Genehmigung den Weg für die Herstellung des neuen Biokompositmaterials ebnen könnte.
Denn trotz der enormen Geldsummen, die heute für die Sortierung und das Recycling des verwendeten Kunststoffs aufgewendet werden, glauben Wissenschaftler nicht, dass dieser Ansatz wirklich erfolgreich sein wird. Dies ist eher als Übergangstechnologie bis zum vollständigen Verzicht auf Kunststoffe zu sehen.
Und Kunststoff effektiv zu recyceln ist gar nicht so einfach. Die verschiedenen Kunststoffbestandteile müssen voneinander getrennt werden und es gibt große Unterschiede zwischen den Kunststoffarten, was bedeutet, dass der Prozess auf sichere Weise durchgeführt werden muss, damit keine Verunreinigungen in den recycelten Kunststoff gelangen.
Gleichzeitig müssen Länder und Verbraucher ihr Plastik sortieren. Dies ist eine gewaltige Aufgabe, die erhebliche Anstrengungen erfordert. Unter diesen Bedingungen ist es wichtig, neue Materialien zu verwenden, die die gleiche Leistung wie Kunststoff haben, aber den Planeten nicht verschmutzen.
Die Forscher arbeiten bereits mit zwei dänischen Verpackungsunternehmen zusammen, um Prototypen für Lebensmittelverpackungen zu entwickeln, aber es sind noch viele andere Verwendungsmöglichkeiten für dieses innovative Material vorgesehen, beispielsweise die Verwendung in der Automobilindustrie für die Innenausstattung von Autos.
Obwohl schwer zu sagen ist, wann der biofreundliche Kunststoff auf Gerstenbasis im industriellen Maßstab hergestellt wird, sind Wissenschaftler optimistisch, dass das neue Material in naher Zukunft Realität werden könnte. Innerhalb von ein bis fünf Jahren schätzen sie die Produktion verschiedener Verpackungsprototypen, darunter Schalen, Flaschen und Beutel.
Artikel geschrieben von Gabriela Dan, Herausgeberin von Arta Albă
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