Plastik im Meer hält sich teilweise über Jahrhunderte, bis es komplett zersetzt ist. Eine spezielle Beschichtung, die auf Sonnenlicht und Meerwasser reagiert, soll den Prozess enorm beschleunigen.

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Verpackungen im Sonnenlicht zersetzen Mit Polyphosphat gegen Plastikberge in den Weltmeeren

06.09.2018

Die Zahl ist gewaltig: 335 Millionen Tonnen Kunststoff wurden 2016 laut Plastics Europe auf der Erde produziert – Tendenz steigend. Rund 40 Prozent davon sind Verpackungsmaterialien. Solche Kunststoffe werden oftmals in der Umwelt vergessen und durch die Schifffahrt in die Weltmeere transportiert. Die Bilder von riesigen Müllinseln und Müllbergen mitten im Ozean sprechen für sich. Doch der Doktorand Max-Fabian Volhard hat eine Idee: Er will Kunststoffe so verändern, dass sie für ihren Einsatz – zum Beispiel als Flasche – stabil sind, sich aber im Meer von alleine zersetzen.

„Normalerweise dauert es Jahrzehnte bis Jahrhunderte, bis das Plastik vollständig abgebaut ist“, sagt Max-Fabian Volhard vom Fachbereich Chemieingenieurwesen der FH Münster. Ein ungiftiger Zusatz im Kunststoff soll das jetzt aber deutlich beschleunigen. „Genauer gesagt wollen wir einen Katalysator hinzufügen, der auf Sonnenlicht reagiert. Denn der Katalysator Titandioxid ist spezialisiert darauf, Radikale zu bilden, die den Kunststoff zersetzen beziehungsweise mineralisieren können.“

Was zum Schluss vom Plastik übrig bleibt: Wasser und Kohlenstoffdioxid. Es gibt aber ein kleines Problem. Der Katalysator fängt sofort an, die Radikale zu bilden, wenn die Sonne scheint – egal, ob die Flasche gerade im Meer schwimmt oder noch im Einkaufswagen steht. „Deshalb wollen wir ihn optimieren, und das ist unsere Kernidee: Wir wollen den Katalysator beschichten, damit die Radikale nicht nach außen dringen können und den Kunststoff nicht zu früh mineralisieren“, erklärt Vollhard.

Salz ist der Schlüssel

Volhard und Jüstel setzen dafür auf eine Polyphosphat-Beschichtung. Sie reagiert sehr sensitiv auf Salze. Der Gedanke: Im Kontakt mit Leitungs- oder Mineralwasser passiert nichts. Aber im salzigen Meerwasser löst sich das Polyphosphat auf und gibt somit die Radikale frei, die den treibenden Plastikmüll zersetzen. Die Idee hat Jüstel aus der Biochemie adaptiert, das Patent haben die beiden Wissenschaftler bereits angemeldet.

„Jetzt ist es meine Aufgabe, zu überprüfen, ob das Konzept wirklich funktioniert“, sagt Volhard. Bisher hat er den Abbau von Kunststoffen im Labor untersucht, die im Leitungswasser und im Meerwasser gelöst sind – Polyphosphat-Katalysator und Sonnenlicht imitiert durch einen UV-LED-Photoreaktor. Das hat funktioniert. „Aber die Kunststoffe liegen im Meer ja nicht gelöst vor“, merkt Vollhard an. Deshalb müsse er jetzt noch näher an die Realität und an die Verpackungsmaterialien kommen.

Aus diesem Grund verarbeitet Volhard zurzeit Kunststoffe und Katalysatoren in der Knetkammer des Labors für Kunststofftechnologie von Professor Dr. Reinhard Lorenz und wird verschiedene Experimente im Labor durchführen. Die neuen Kunststoffe sollen im Idealfall nur noch maximal zehn Jahre brauchen, bis sie sich vollständig zersetzt haben. „Aber so lange kann ich ja nicht auf meine Versuche warten. Um trotzdem valide Aussagen treffen zu können, muss ich mir noch eine neue Methode zur Überprüfung einfallen lassen“, schließt Volhard.

Bildergalerie

  • Max Volhard entnimmt der Knetkammer seine mit dem Katalysator vermischte Kunststoffprobe.

    Bild: FH Münster

  • Um den Katalysator gleichmäßig unter den Kunststoff zu mischen, muss er in der Knetkammer erwärmt und verarbeitet werden.

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  • Max Volhard wiegt Granulat für die Kunststoffherstellung ab.

    Bild: FH Münster

  • Der erste fertige, selbst produzierte Kunststoff. Die weißen Flecken sind das verarbeitete Katalysator-Pulver.

    Bild: FH Münster

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