Biologisch abbaubare Kunststoffe galten schon immer als Mittel zur Lösung des Problems der Plastikverschmutzung, doch heute bestehen die meisten „kompostierbaren“ Plastiktüten aus Polymilchsäure (PLA), hauptsächlich aus Polymilchsäure (PLA), die nicht im Stapelprozess enthalten ist. Recycelbare Kunststoffe sind stark verschmutzt.
Zuvor entdeckten Xu Ting, Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der University of California, Berkeley, und sein Forschungsteam ein Enzym, das giftige Organophosphor-Chemikalien abbauen kann. Sie entwarfen auch ein Molekül namens Random Heteropolymer oder RHP. Dieses Molekül umhüllt das Enzym, das sanft kombiniert werden kann, ohne die natürliche Zähigkeit des Enzyms einzuschränken, um das Enzym vor dem Zerfall zu schützen. RHP besteht aus vier Arten von Monomeruntereinheiten, von denen jede die chemische Eigenschaft besitzt, mit chemischen Gruppen auf der Oberfläche eines bestimmten Enzyms zu interagieren. Sie zersetzen sich unter ultraviolettem Licht und liegen in einer Konzentration von weniger als 1 Gew.-% des Kunststoffs vor.
In dieser Studie verwendete das Forschungsteam eine ähnliche Technologie. Bei der Herstellung von Kunststoff wickelten sie Milliarden essbarer Polyesterenzyme im Nano-maßstab in RHP ein und betteten sie dann in Kunststoffharzkügelchen ein.
Studien haben ergeben, dass RHP-verkapselte Enzyme die Eigenschaften von Kunststoffen nicht verändern. Wenn es Hitze und Wasser ausgesetzt wird, löst dieses Enzym das Polymerbeschichtungsmaterial und zersetzt das Kunststoffpolymer. Kunststoff kann bei einer Temperatur von etwa 170 Grad Celsius geschmolzen und wie gewöhnliche Polyester-Kunststofffasern extrudiert werden. Im Fall von PLA wird es durch Enzyme zu Milchsäure reduziert, die die Bodenmikroorganismen im Kompost „ernähren“ kann. Auch das Polymer-Umhüllungsmaterial zersetzt sich.
Für PLA verwendeten die Forscher ein Enzym namens Proteinase K, das PLA in Milchsäuremoleküle zerkleinern kann; für Polycaprolacton (PCL) verwendeten sie Lipase. Diese beiden Enzyme sind kostengünstig und leicht erhältlich. Um den Kunststoffabbau herbeizuführen, genügt es, Wasser und eine kleine Menge Hitze hinzuzufügen. Bei Raumtemperatur werden 80 % der modifizierten PLA-Faser innerhalb einer Woche vollständig abgebaut. Je höher die Temperatur, desto schneller ist die Abbaugeschwindigkeit. Unter industriellen Kompostierungsbedingungen zersetzt sich modifizierte Polymilchsäure bei 50 Grad Celsius innerhalb von 6 Tagen. PCL, ein weiterer Polyesterkunststoff, zersetzt sich unter industriellen Kompostierungsbedingungen bei 40 Grad Celsius innerhalb von zwei Tagen. Bis zu 98 % der mit diesem Verfahren hergestellten Kunststoffe werden in kleine Moleküle abgebaut. Und durch dieses Verfahren wird die Entstehung von Mikroplastik vermieden. Die Forscher sagten, dass sich der modifizierte Polyester bei niedrigeren Temperaturen oder kurzzeitiger Luftfeuchtigkeit nicht zersetzt. Beim Eintauchen in warmes Wasser kann es abgebaut werden, sodass Kunststoff zu Hause kompostiert werden kann.
Wenzhou
