Ein gemeinsames Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Hyun-Yeol Jeon und Dr. Hyo-Jeong Kim am Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) , dem leitenden Forscher Sung-Bae Park, Professor Dong-Yeop Oh an der Inha University und Professor Je-Young Park an der Sogang University hat ein Hochleistungs-Polyesteramid (PEA)-Polymer entwickelt, das sich unter realen Meeresbedingungen innerhalb eines Jahres zu über 92 % zersetzt und dabei eine mit Nylon vergleichbare Festigkeit und Flexibilität behält. Dieses Material ist nicht nur skalierbar und recycelbar, sondern auch für vielfältige Anwendungen wie Textilien, Fischernetze und Lebensmittelverpackungen geeignet.
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Koreanisches Forschungsinstitut für Chemische Technologie KRICT
Im Gegensatz zu herkömmlichen biologisch abbaubaren Kunststoffen, die unter geringer Haltbarkeit und Hitzebeständigkeit leiden, kombiniert das PEA-Polymer Ester- (für biologische Abbaubarkeit) und Amid- (für Robustheit) Bindungen in einem optimalen Verhältnis. Dieses Design bietet sowohl hohe Abbaubarkeit als auch mechanische Haltbarkeit.
Traditionell erforderte die Synthese von Polymeren mit Ester- und Amidgruppen giftige organische Lösungsmittel. Das Team entwickelte jedoch ein neues zweistufiges Schmelzpolymerisationsverfahren, das ohne Lösungsmittel auskommt und eine Produktion im industriellen Maßstab (bis zu 4 kg) in einem 10-Liter-Reaktor ermöglicht. Besonders hervorzuheben ist, dass dieses Verfahren mit nur geringfügigen Modifikationen mit bestehenden Polyester-Produktionsanlagen kompatibel ist, was seine industrielle Skalierbarkeit verbessert.
Tests zur biologischen Abbaubarkeit im Meer vor der Küste von Pohang zeigten, dass das neue PEA innerhalb eines Jahres eine Abbaurate von bis zu 92,1 % erreichte – deutlich besser als bestehende biologisch abbaubare Kunststoffe wie PLA (0,1 %), PBS (35,9 %) und PBAT (21,1 %). Unter Kompostierungsbedingungen, wo die mikrobielle Population höher ist, ist ein noch vollständigerer Abbau möglich.
Die Zugfestigkeit von PEA erreichte bis zu 110 MPa und übertraf damit die von Nylon 6 und PET. In praktischen Versuchen konnte ein einzelner PEA-Faserstrang ein 10 kg schweres Objekt heben, ohne zu reißen. Eingewebt in Textilien hielt er zudem dem Bügeln bei 150 °C stand, was seine hohe Hitzebeständigkeit bestätigte.
Neben der Leistung stand auch die Nachhaltigkeit im Mittelpunkt der Forschung. Das PEA wurde aus langkettigen Dicarbonsäuren aus Rizinusöl (einer nicht essbaren Pflanze) und Caprolactam-Derivaten aus recyceltem Nylon-6-Abfall synthetisiert. Dieser Upcycling-Ansatz reduzierte die CO?-Emissionen auf nur ein Drittel der von herkömmlichem Nylon 6 – von 8–11 kg CO?eq/kg auf 2,3–2,6 kg CO?eq/kg.
Das Team prüft derzeit die Kommerzialisierung des Materials und geht davon aus, dass es innerhalb von zwei Jahren in der Industrie zum Einsatz kommen wird.
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