Amerikanische Wissenschaftler haben eine süßsaure und potenziell umweltfreundliche Entdeckung gemacht: Sie entwickelten einen Weg, Plastik aus Zitronen, Orangen und dem Treibhausgas Kohlendioxid herzustellen. Mit ähnlichen Eigenschaften wie Polystyrol, besteht es dennoch zu 100 Prozent aus erneuerbaren und abbaubaren Komponenten.
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Geoffrey Coates, Chemieprofessor an der amerikanischen Cornell Universität und seine Doktoranden Chris Byrne und Scott Allen erzeugten Polymere aus Limonenoxid und Kohlendioxid mithilfe eines speziellen „Helfermoleküls“ – einem in ihrem Labor entwickelten Katalysator. Limonen ist eine Kohlenstoffverbindung, die sich in mehr als 300 unterschiedlichen Pflanzenarten findet, besonders reichhaltig vertreten ist sie in Orangenschalen, deren ätherisches Öl zu rund 95 Prozent aus Limonen besteht. In der Industrie, so erklärt Coates, wird das Öl der Orangenschalen für verschiedene Zwecke extrahiert, beispielsweise um als Duftstoff für Reinigungsmittel eingesetzt zu werden.
Die Cornell Wissenschaftler oxidierten das Öl und erzeugten so Limonenoxid, den Grundbaustein für ihr „Naturplastik“. Der zweite Baustein für den Kunststoff bildet Kohlendioxid, das in der Atmosphäre reichlich vorhandene Treibhausgas, das unter anderem bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie ÖL, Gas oder Kohle entsteht.
Mithilfe eines Katalysators kombinierten die Forscher das Limonenoxid mit dem Kohlendioxid zu einem neuen Polymer, genannt Polylimonenkarbonat, das in seinen Eigenschaften dem Polystyrol, einem häufig für Plastikwegwerfartikel eingesetzten, auf Petroleumbasis hergestellten Kunststoff sehr ähnlich ist.
„Das Polymer ist eine sich wiederholende Einheit, so ähnlich wie eine Kette von ausgeschnittenen Papierfiguren. Aber anstelle von sich wiederholenden Figuren, wechseln die Bestandteile zwischen Limonenoxid und Kohlendioxid“, erklärt Coates. Weder der eine noch der andere Stoff kann für sich alleine Kettenmoleküle bilden, gemeinsam jedoch entsteht ein nach Ansicht der Forscher viel versprechendes Produkt.
„Fast jedes Plastik, vom Polyester in der Kleidung zu den Kunststoffen der Lebensmittelverpackungen und Elektronik, geht auf die Nutzung von Petroleum als Grundbaustein zurück“, kommentiert Coates. „Wenn man versucht, vom Öl weg zu kommen und stattdessen leicht verfügbare, erneuerbare du billige Ressourcen zu nutzen, dann müssen wir das untersuchen. Das Spannende an dieser Arbeit ist, dass wir ein Plastik mit sehr guten Eigenschaften aus komplett erneuerbaren Ressourcen herstellen konnten.“
Das Forscherteam um Coates ist vor allem daran interessiert, Möglichkeiten zu finden, das Treibhausgas CO2 als Grundlage und alternativen Grundbaustein für neue Polymere zu nutzen. Anstatt als Abfallprodukt in die Atmosphäre gepumpt zu werden, könnte das CO2 für die Produktion von Kunststoffen wie Polylimonenkarbonat eingesetzt werden.
(Cornell University, 18.01.2005 – NPO)
