14.04.2021 - St. Petersburg State Polytechnical University

Chemiker entwickeln erneuerbare Polymere auf Pflanzenbasis

Das Besondere an ihnen ist, dass sie leicht recycelt werden können

Forscher des Labors für Cluster-Katalyse an der Universität St. Petersburg haben Polymere aus Biomasse synthetisiert. Das Besondere daran ist, dass sie sich leicht recyceln lassen.

Unser Leben ist heute ohne Polymere schlichtweg undenkbar. Kunststoffe, Fasern, Folien, Farben und Lacke - sie alle sind Polymere. Wir verwenden sie sowohl in unserem Alltag als auch in der Industrie. Doch die aus Polymeren hergestellten Waren, z. B. Flaschen, Tüten oder Einweggeschirr, werden nur einmal oder für kurze Zeit benutzt, bevor sie weggeworfen werden. Aufgrund der chemischen Verbindungen, die sie beim Recycling freisetzen können, stellen sie eine echte Gefahr für unsere Umwelt dar.

Es gibt nur wenige Polymere, die viele Male recycelt werden können. Das weckt das Interesse am Sekundärrecycling. Allerdings sind die aus Sekundärrohstoffen hergestellten Waren im Vergleich zu den Waren aus Primärrohstoffen von geringerer Qualität.

Die neuen Polymere basieren auf Biomasse-Verbindungen. Biomasse ist eine nachwachsende Rohstoffquelle für die chemische Industrie der Zukunft. Der wichtigste Bestandteil dieser Polymere sind Terpenole, also Verbindungen aus natürlichen Alkoholen. Darunter befinden sich so bekannte Beispiele wie Menthol, das aus dem ätherischen Öl der Minze gewonnen wird, und Borneol, das in großen Mengen im ätherischen Öl der Weißtanne vorkommt.

Die synthetisierten Polymere können sowohl für das Primär- als auch für das Sekundärrecycling verwendet werden. Beim Sekundärrecycling können die Produkte auf Polymerbasis in die Primärverbindungen umgewandelt werden. Danach kann eine weitere Polymerisation erfolgen. Diese Polymere können bei moderaten Temperaturen recycelt werden.

Das kann man über das Recycling der Materialien auf Basis unserer Polymere sagen. Wenn sie ohne Sauerstoff recycelt werden, können wir natürliche Alkohole oder deren Derivate erhalten, die zu den gleichen Alkoholen zurückgeführt werden können. Da sie in der Natur weit verbreitet sind, schaden sie der Umwelt nicht", sagt Svetlana Metlyaeva, die Erstautorin des Artikels und Forscherin am Labor für Clusterkatalyse der Universität St. Petersburg.

Die Polymere dieses Typs lassen sich bei etwa 120 °C schmelzen und auf andere Weise formen, sagte sie. Wenn sie abkühlen, werden sie hart. Interessanterweise wiederholten die Chemiker diesen Zyklus sieben Mal und stellten fest, dass die Polymere, wenn sie mehr als einmal geschmolzen wurden, ihre Eigenschaften nicht veränderten.

Die Forscher planen, ihre Arbeit im Forschungspark der Universität St. Petersburg fortzusetzen. Sie werden die mechanischen Eigenschaften der Polymere untersuchen, einschließlich der Belastbarkeit, Elastizität, Festigkeit und anderer. Dies ist ein wichtiger Schritt, um zu verstehen, wie man sie in der Industrie einsetzen kann.

Was wir bisher erreicht haben, ist lediglich die Fähigkeit, diese Polymere zu synthetisieren. Doch die Eigenschaften der polymerbasierten Materialien können variieren. Das hängt von der Art und Weise ab, wie wir sie synthetisieren und welche Verbindungen wir verwenden. Jetzt müssen wir die Polymere selbst und die darauf basierenden Materialien modifizieren. Dann können wir darüber sprechen, wie wir sie einsetzen können", sagt Svetlana Metlyaeva.

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