Mit minimaler Umweltbelastung – An der EPFL wurde eine nachhaltige Methode entwickelt, um aus landwirtschaftlichen Resten Hochleistungskunststoffe herzustellen.
Die Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Sustainability veröffentlicht wurde, stellt eine neuartige Methode zur effizienten Herstellung von Polyamiden vor – einer Klasse von Kunststoffen, die für ihre Festigkeit und Haltbarkeit bekannt ist, wovon die bekannteste Nylon ist – unter Verwendung eines Zuckerkerns, der aus landwirtschaftlichen Abfällen gewonnen wird.
«Typische Kunststoffe auf fossiler Basis benötigen aromatische Gruppen, um ihren Kunststoffen Steifigkeit zu verleihen – das verleiht ihnen Härte, Festigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit», sagt Jeremy Luterbacher von der EPFL. «Mit unserer Methode erhalten wir ähnliche Ergebnisse, verwenden aber eine Zuckerstruktur, die in der Natur allgegenwärtig und ungiftig ist, um Steifigkeits- und Leistungseigenschaften zu gewährleisten.»
Die Forschenden entwickelten ein katalysatorfreies Verfahren, um Dimethylglyoxylatxylose – ein stabilisiertes Kohlenhydrat, das direkt aus Biomasse wie Holz oder Maiskolben hergestellt wird – in hochwertige Polyamide umzuwandeln. Das Verfahren erreicht eine beeindruckende Atomeffizienz von 97 Prozent. Fast das gesamte Ausgangsmaterial wird also im Endprodukt verwendet.
Die biobasierten Polyamide weisen Eigenschaften auf, die mit ihren fossilen Pendants konkurrieren können, und bieten eine vielversprechende Alternative für viele Anwendungen: Diese reichen von Automobilteilen bis hin zu Konsumgütern. Die technisch-ökonomische und Lebenszyklusanalyse deuten darauf hin, dass die Materialien preislich wettbewerbsfähig gegenüber herkömmlichen Polyamiden – einschliesslich zum Beispiel «Nylon 66» – sein könnten, mit einer Reduzierung des Treibhauspotenzials um bis zu 75 Prozent. Darüber hinaus zeigten die Materialien eine erhebliche Widerstandsfähigkeit über mehrere Wiederverwertungszyklen hinweg. Die Produktion übernimmt nun das EPFL-Spin-off Bloom Biorenewables und bringt die Materialien auf den Markt.
