Das am weitesten verbreitete Material – Plastik – wird durch Bioplastik ersetzt. Trotz der Ähnlichkeit des Namens und der Eigenschaften haben sie sehr wenig gemeinsam
Das Wort „Polymer“ist griechischen Ursprungs. Wörtlich ist ein Polymer ein Molekül, das aus vielen (" Poly") Teilen (" meros") besteht, von denen jedes ein monomeres, d. h. aus einem (" monos") Teil bestehendes Molekül ist. Einfach ausgedrückt sind Polymere verzweigte Ketten gewöhnlicher Moleküle, Monomere.
Im 20. Jahrhundert erlebte die Menschheit eine synthetische Revolution. Seine Hauptleistung kann getrost als die Erfindung des Kunststoffs bezeichnet werden. Heute ist es sogar schwer vorstellbar, dass es ihn noch zu Beginn des letzten Jahrhunderts einfach nicht gab und alles drumherum aus heute modischen Naturmaterialien gefertigt war.
Ballspiel
Menschheit, könnte man sagen, spielte sich vor der Erfindung des Plastiks ab. In der Geschichte dieses Materials lässt sich eine mystische Verbindung mit der Liebe der Menschen zum Ballspiel nachvollziehen. Im 2. Jahrhundert v. Chr. spielten die Griechen aus einer mit Luft gefüllten Schweinegallenblase Ball. Dieses Sportgerät hatte die Form eines Eis oder, wenn man so will, eines Rugbyballs. Schon damals suchten unsere Vorfahren nach einer Möglichkeit, die Form der Kugel zu korrigieren und sie komplett rund zu machen. Die alten Griechen probierten endlos verschiedene Kräuterzusätze aus, um den Wänden der Schweineblase Elastizität zu verleihen.
Die Maya-Indianer stellten einen Ball aus in Naturkautschuk gewickelten Fruchtschalen her, die sie aus Ficuses extrahierten. Eine ähnliche Technologie wurde von den Bewohnern der Inseln Ozeaniens und Südostasiens verwendet. Allerdings haben nur die Europäer daran gedacht. Im 19. Jahrhundert wurde ein Guttapercha-Baum aus Malaysia nach Europa gebracht, aus dessen Milchsaft man begann, Guttapercha zu gewinnen. Das erste Produkt aus dem neuen Material waren Golfbälle (und überhaupt keine Zirkusjungen). Heute wird dieses Material zur Isolierung von See- und Erdkabeln und zur Herstellung von Klebstoffen verwendet.
Der Stab ging vom Ball zum Billard über. 1862 beschloss der britische Chemiker Alexander Parkes, einen billigen Ersatz für das teure Elfenbein zu finden, das zur Herstellung von Billardkugeln verwendet wird. Das Ergebnis war die Entdeckung des ersten Weichmachers.
Zunächst erfand Parkes die Nitrozellulose. Allerdings waren seine Eigenschaften nicht zum Ballspielen geeignet, da sich das Material als leicht bruchanfällig herausstellte. Es wurde ein Additiv benötigt, das es weicher machen würde, ohne die wichtigste nützliche Eigenschaft - die Elastizität - zu beeinträchtigen. Parkes beschloss, Kampfer hinzuzufügen. Eine Mischung aus Nitrozellulose, Kampfer und Alkohol wurde bis zu einem flüssigen Zustand erhitzt, dann in eine Form gegossen und bei normalem atmosphärischem Druck verfestigt. So war Parkesin geboren – der erste halbsynthetische Kunststoff. Leider hatte sein Entdecker, wie so oft, keinen kommerziellen Erfolg.
Aber ein Anhänger von Parkes, der Amerikaner John Hight, verdiente ein Vermögen mit der ersten Plastik. Er gründete ein Unternehmen und begann, Kämme, Spielzeug und viele andere Produkte aus Zelluloid herzustellen. Leider stellte sich heraus, dass das Material leicht entflammbar ist, sodass heute nur noch Tischtennisbälle und Schullineale daraus hergestellt werden.
Im Jahr 1897 entdeckten deutsche Chemiker Casein, ein Protein, das durch Gerinnen von Milch unter der Wirkung von proteolytischen Enzymen gebildet wird (eigentlich Substanzen, mit denen wir Nahrung verdauen). Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Kasein Materialien elastische Eigenschaften verleiht, und wenn es gekühlt wird - Härte und Festigkeit. Aus Kasein wurde die Produktion von Knöpfen und Stricknadeln gestartet.
Der erste vollsynthetische Kunststoff wurde 1907 von Leo Beikeland in den USA entwickelt. Beikeland suchte nach einem synthetischen Ersatz für Schellack, eine wachsartige Substanz, die von tropischen Insekten abgesondert wird. Es wurde in großen Mengen von der Grammophon- und Elektroindustrie verbraucht: Schellack wurde zur Herstellung von Schallplatten und Isolatoren verwendet. Der Wissenschaftler erfand eine flüssige, harzähnliche Substanz, die sich nach dem Erstarren in ein Material mit erstaunlichen Eigenschaften verwandelte. Produkte daraus waren h altbar und lösten sich nicht einmal in Säure auf. Die ersten Telefonapparate wurden aus dem Beikeland-Fund hergestellt. Plastik verbreitete sich sofort (weniger als ein Jahr) auf der ganzen Welt.
Beginn der Bioära
Kunststoff hat jedoch neben all seinen wunderbaren Eigenschaften zwei wichtige Nachteile. Erstens wird es aus nicht erneuerbaren natürlichen Ressourcen hergestellt – Öl, Kohle und Gas. Zum anderen hat sich der Hauptvorteil, die H altbarkeit, den die Erfinder des Kunststoffs zu Beginn des letzten Jahrhunderts so sehr suchten, heute in einen Nachteil verwandelt. Je mehr Plastik wir verwenden, desto schneller wachsen die Müllberge, die sich unter keinen Umständen in der Umwelt zersetzen. Millionen Tonnen Plastik sammeln sich in der Natur an und belasten die Umwelt.
Deshalb dachten Wissenschaftler gegen Ende des letzten Jahrhunderts darüber nach, ein Material mit ähnlichen Eigenschaften wie Kunststoff zu schaffen. Gleichzeitig wurde gefordert, dass der Kunststoffersatz aus nachwachsenden Bestandteilen (z. B. Pflanzen) hergestellt werden kann und resistent gegen Bakterien ist, sich also unter natürlichen Bedingungen zersetzt. Wie Pilze nach dem Regen tauchten Mitte der 1990er Jahre sensationelle Berichte über die Erfindung von Biokunststoff auf - einem Kunststoff aus natürlicher Stärke, der sich unter dem Einfluss verschiedener Mikroorganismen zersetzt. Doch dann kam eine groß angelegte Innovation in unserem Alltag nicht in Frage: Die Produktion von Biokunststoffen erwies sich als zu teuer.
Mit Beginn des neuen Jahrhunderts hat sich die Situation dramatisch verändert. Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, die Kosten für die Herstellung von Biokunststoffen zu senken, und behaupten, dass sich die Kosten bald den Kosten der Herstellung herkömmlicher Kunststoffe annähern werden. Darüber hinaus glauben einige Experten, dass der Preis für biologisch abbaubares Plastik von kommerziellen Herstellern und Ölfirmen künstlich aufgebläht wird (Ölfirmen bevorzugen kein Bioplastik, weil seine Massenproduktion zu einem Rückgang der Ölpreise führen kann). Aber wenn Sie die Kosten für das Recycling von Plastikmüll berechnen und diese Zahl zu den Kosten für gewöhnliches Plastik addieren, bleibt abzuwarten, was davon teurer sein wird.
Plastikplantagen
Gewöhnlicher Kunststoff ist nicht biologisch abbaubar, da er aus überlangen Polymeren besteht, die fest miteinander verbunden sind. Kunststoffe, die kürzere natürliche Pflanzenpolymere enth alten, verh alten sich anders.
Biokunststoff kann aus Stärke hergestellt werden, einem natürlichen Polymer, das von Pflanzen durch Photosynthese produziert wird. Stärke kommt in großen Mengen in Getreide, Kartoffeln und anderen unprätentiösen Pflanzen vor. Der Stärkeertrag aus Mais erreicht 80 % der gesamten geernteten Grünmasse. Daher sollte die Produktion einer neuen Kunststoffgeneration recht rentabel werden. Biokunststoff bricht und zerbröckelt bei jeder Temperatur, bei der Mikroorganismen aktiv sind. Die Restprodukte dieses Prozesses sind Kohlendioxid und Wasser.
Da sich Stärke gut in Wasser auflöst, verformen sich daraus hergestellte Produkte beim geringsten Kontakt mit Feuchtigkeit leicht. Um der Stärke mehr Festigkeit zu verleihen, wird sie mit speziellen Bakterien behandelt, die Stärkepolymere in Milchsäuremonomere zersetzen. Die Monomere werden dann chemisch gezwungen, sich zu Polymerketten zu verbinden. Diese Polymere sind viel stärker, aber nicht so lang wie Kunststoffpolymere und können biologisch abgebaut werden. Das resultierende Material wurde Polylactid (PLA) genannt. Die weltweit erste PLA-Produktionsanlage wurde letztes Jahr in Nebraska eröffnet.
Eine andere Möglichkeit zur Herstellung von Biokunststoffen ist die Verwendung von Alcaligenes-Eutrophus-Bakterien. Sie produzieren im Laufe ihres Lebens Granulate aus einem organischen Kunststoff namens „Polyhydroxyalkanoate“(PHA). Es wurde bereits erfolgreich versucht, die Gene dieser Bakterien in die Chromosomen von Pflanzen einzuschleusen, damit diese in ihren eigenen Zellen weiter Plastik produzieren können. Das bedeutet, dass Plastik buchstäblich wachsen kann. Allerdings ist diese Methode immer noch teuer. Da der Prozess außerdem Eingriffe auf genetischer Ebene beinh altet, hat er auch seine Gegner.
Maisgabeln
Biokunststoffe sind bereits heute in vielen Ländern weit verbreitet. Polylactid kann zur Herstellung von Wegwerfwindeln und Geschirr verwendet werden. Es ist für den menschlichen Körper nicht schädlich, daher wurde es vor nicht allzu langer Zeit in der Medizin als Grundlage für temporäre Implantate und chirurgische Fäden verwendet. "Mais" -Produkte können mit der Erwartung einer Selbstzersetzungsperiode hergestellt werden, was die Besonderheiten ihrer Verwendung erfordert. Einige Arten von Biokunststoffen lösen sich sehr schnell auf, andere können Monate oder sogar Jahre h alten.
Das italienische Unternehmen Novamont produziert seit langem Biokunststoff namens MaterBi. In Österreich und Schweden bietet McDonald’s Maisgabeln und -messer in seinen Restaurants an, Goodyear brachte die ersten Biotred GT3-Bioreifen auf den Markt, und Carrefour-Läden in Frankreich, Esselunga in Italien und CoOp in Norwegen verkaufen ihre Waren in Bioplastiktüten aus demselben MaterBi.
Auch australische Wissenschaftler des International Food and Packaging Research Center werben für ihre Maisstärkeprodukte. Zu den Innovationen gehören Pflanztöpfe, die sich bei Feuchtigkeit im Boden selbst zersetzen, und eine schwarze Folie, deren wunderbare Eigenschaften jeden Gärtner begeistern werden.
Es gab bereits Ideen zur Herstellung nicht nur von Einweg-Bioverpackungen, sondern von Lebensmittelverpackungen, die spezifische Bakterien enth alten, die Krankheitserreger – die Erreger verschiedener Krankheiten – abtöten. Einer der gefährlichsten Krankheitserreger ist ein Bakterium namens Listeria. Es entwickelt sich in Lebensmitteln auch bei niedrigen Temperaturen und kann eine tödliche Krankheit mit hohem Fieber und Übelkeit verursachen. Wissenschaftler der Clemson University haben einen Biokunststoff erfunden, der Nisinbakterien enthält, die die Vermehrung von Listerien verhindern. Nisin ist ein Antibiotikum, das von den Milchsäurebakterien Streptococcus lactis produziert wird. Es ist für einen lebenden Organismus unschädlich und wird durch menschliche Darmenzyme schnell zerstört.
Es gibt andere ebenso interessante Projekte. Fantasieforscher h alten das nicht aus. Es kann also gut sein, dass die Müllberge aus langlebigem Plastik bald der Vergangenheit angehören und an ihrer Stelle Fabriken zur Herstellung von „Mais“-Kunststoffprodukten gebaut werden.
