Plastik aus der Petrischale

Biotechnologische Kunststoff-Produktion

19.05.2017 Bioplastik ist auf dem Vormarsch, und zwar aus unterschiedlichen Gründen. Einerseits häuft sich weltweit der Plastikmüll an und verschmutzt in beängstigendem Ausmaß die Weltmeere. Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, sind biologisch abbbaubare Kunststoffe ein wichtiger Schritt.

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Bakterien

Bild: jbgrafik – Fotolia

Bild: cerealist – Fotolia

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Ein mindestens genauso wichtiger Grund ist, dass die für die Herstellung von Plastik nötigen Rohstoffe Erdöl und Erdgas erstens begrenzt und zweitens auch (noch) dringend zur Energiegewinnung nötig sind.

Die Entwicklung nachhaltig zu produzierender Kunststoffe hat daher eine hohe Priorität. Ein Trend geht dabei zu biotechnologischen Methoden: „Mit dem Werkzeugkasten der Natur können wir die Produkte von morgen aus Pflanzen und Bakterien gewinnen. Was heute der Pullover aus Wolle ist, kann morgen der Autoreifen aus pflanzlichen Stoffen sein“, beschreibt es Ulrike Scharf, Bayerische Staatsministerin für Umwelt und Verbraucherschutz. Deren Ministerium hat bereits im Jahr 2015 den Projektverbund „Ressourcenschonende Biotechnologie in Bayern – BayBiotech“ eingerichtet und mit rund 2 Mio. Euro finanziert.

Maßgeschneidertes Bioplastik

Einen Schwerpunkt des Projekts bildet die biotechnologische Herstellung maßgeschneiderter Kunststoffe aus Polyhydroxybuttersäure (PHB). Bakterien produzieren dieses Biopolymer als Speicherstoff. PHB hat ähnliche Eigenschaften wie das aus Erdöl hergestellte Polypropylen, hat aber bislang einen Nachteil: Da die Bakterien die Einzelbausteine immer in der gleichen Art und Weise verknüpfen, bildet das Material kristalline Bereiche. Daher ist es spröde und sehr viel schwerer zu verarbeiten als Polypropylen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungsverbundes kennen mittlerweile jedoch einige Tricks, um dieses Problem zu umgehen. Die mechanischen Eigenschaften des Biopolymers PHB lassen sich beispielsweise durch den Zusatz anderer Kunststoffe verändern. An den Lehrstühlen für Makromolekulare Chemie in Garching und für Chemie Biogener Rohstoffe in Straubing nutzt man dafür Polylactiden. Diese sind selbstverständlich biologisch hergestellt.

Einen etwas anderen Weg gehen Forscher um Thomas Brück, Professor für biotechnologische Katalyse an der TU München. Sie gewinnen die Einzelteile des Biopolymers auf biotechnologischem Weg aus Kleie. Diese fällt bei der Mehlherstellung als Nebenprodukt an und ist entsprechend günstig. Diese Monomere mischen sie mit anderen, aus beta-Butyrolacton hergestellten Bausteinen. So bauen die Wissenschaftler gezielt Unregelmäßigkeiten in das Polymer ein. Da dies die spröden, kristallinen Bereiche verhindert, können sie die Eigenschaften des Bioplastiks nach Wunsch maßschneidern.

Lesen Sie hier weitere CT-Einblicke.

Heftausgabe: Mai 2017
Ansgar Kretschmer, Redaktion

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