Mikroplastik ist mittlerweile allgegenwärtig und die Suche nach umweltfreundlichen Alternativen zu herkömmlichen Kunststoffen ist in vollem Gange. Nun haben Forscher der University of California San Diego pflanzenbasierte Polymere entwickelt, die innerhalb von sieben Monaten biologisch abbaubar sind. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Nature Scientific Reports.
Material auf Algenbasis
„Wir beginnen gerade erst, die Auswirkungen von Mikroplastik zu verstehen. Wir haben nur an der Oberfläche gekratzt, um die Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesundheit zu erkennen“, so Studienleiter Professor Michael Burkart in einer Mitteilung. „Wir versuchen, Materialien zu ersetzen, die bereits existieren, und sicherzustellen, dass diese Ersatzstoffe am Ende ihrer Nutzungsdauer biologisch abbaubar sind, anstatt sich in der Umwelt anzusammeln. Das ist nicht einfach“.
Hierfür setzten die Wissenschaftler auf ein Material auf Algenbasis. „Als wir vor etwa sechs Jahren diese Polymere auf Algenbasis entwickelten, wollten wir immer, dass sie vollständig biologisch abbaubar sind“, so der an der Studie beteiligte Biochemiker Robert Pomeroy. „Wir hatten viele Daten, die darauf hindeuteten, dass sich unser Material im Kompost auflöst, aber dies ist das erste Mal, dass wir es auf der Ebene der Mikropartikel gemessen haben“.
Ergebnisse geben Hoffnung
Um die biologische Abbaubarkeit zu testen, zermahlte das Forschungsteam ihr Produkt zu feinen Mikropartikeln und verwendete verschiedene Messwerkzeuge, um zu bestätigen, dass das Material von Mikroben im Kompost abgebaut wurde. Zunächst nutzten die Biochemiker ein sogenanntes Respirometer, das den CO₂-Ausstoß der Mikroben beim Abbau des Materials misst. Dabei konnte festgestellt werden, dass der Abbau mit nahezu der gleichen Effizienz erfolgt wie von Zellulose, die als Industriestandard für 100 % biologische Abbaubarkeit gilt.
Mithilfe der sogenannten Wasserflotation konnten die Wissenschaftler zudem nachweisen, dass nach 90 Tagen mehr als zwei Drittel der pflanzenbasierten Mikroplastikpartikel abgebaut waren. Nach 200 Tagen waren nur noch 3 % der Partikel vorhanden. Mitautor Stephen Mayfield, kommentiert: „Dieses Material ist das erste Plastik, das sich bei seiner Verwendung nicht in Mikroplastik zersetzt. Dies ist mehr als nur eine nachhaltige Lösung für den End-of-Product-Life-Cycle und unsere überfüllten Deponien. Dies ist tatsächlich Kunststoff, der uns nicht krank machen wird“.
Die Forscher hoffen nun, das neue Material in bereits bestehenden Produktionsanlagen zu verwenden, die ursprünglich für herkömmliche Kunststoffe gebaut wurden. Hierfür arbeiten sie auch mit dem Unternehmen Algenesis zusammen, das an der Entwicklung der Algen-Polymere beteiligt war. „Als wir mit dieser Arbeit begannen, sagte man uns, es sei unmöglich“, so Burkart, der Algenesis mitgegründete. „Jetzt sehen wir eine andere Realität. Es gibt noch viel zu tun, aber wir wollen den Menschen Hoffnung geben. Es ist möglich.“