Upcycling durch Licht: Quervernetzte Polymere auf Bio-Basis

Kunststoffe müssen während des Gebrauchs verlässlich stabil bleiben, ohne die Gefahr eines vorzeitigen Zerfalls. Das Recycling sollte zudem kein Down- sondern möglichst ein Upcycling sein, bei dem Bruchstücke entstehen, die anschließend erneut zu einem hochwertigen Material umgesetzt werden können. Idealerweise sind dies Monomere, die sich anschließend wieder zu einem genauso leistungsfähigen Kunststoff wie zuvor polymerisieren lassen. Um diese Herausforderungen zu meistern, setzt ein Forschungsteam am Center for Photochemical Sciences der Bowling Green State University, Bowling Green, USA, sowie der North Dakota State University, Fargo, USA, auf biobasierte Kunststoffe, deren Zerfall gezielt durch Bestrahlung mit Licht ausgelöst wird. Dem Forschungsteam gelang es, quervernetzte Polymere zu entwickeln, die Bausteine auf der Basis von Vanillin in ihrem Rückgrat enthalten. Vanillin lässt sich beispielweise aus Lignin herstellen, das als Abfallprodukt bei der Zellstoff-Herstellung anfällt. Das entwickelte Vanillin-Derivat absorbiert bei 300 nm und gelangt dadurch in einen angeregten Zustand. Dies führt zu einer chemischen Reaktion, die einen Zerfall des Polymers auslöst. Da diese Wellenlänge nicht im Spektrum des Sonnenlichts enthalten ist, das die Erde erreicht, wird ein außerplanmäßiger Abbau vermieden. 60 Prozent der Monomere lassen sich auf diese Weise rückgewinnen und ohne Qualitätsverlust erneut polymerisieren. Photoabbaubare, rezyklierbare und erneuerbare quervernetzte Polymere aus Bio-Ressourcen sind ein vielversprechender Ansatz für nachhaltigere Kunststoffe. Der lichtgetriebene Abbau ist umweltverträglich und verfügt über den Vorteil einer räumlichen und zeitlichen Kontrolle.

Autor: Jayaraman Sivaguru