Forschern des Weizmann-Instituts ist ein bedeutender Durchbruch in der Materialwissenschaft gelungen, indem sie ein neues Verbundmaterial auf Basis von Cellulose und Aminosäuren entwickelt haben. Dieses innovative Material ist langlebig, essbar und biologisch abbaubar, was weltweit ein Schritt zur Lösung sein könnte.
Auf der Welt haben sich bereits Milliarden Tonnen Plastikmüll angesammelt. Laut einer Studie der Organisation Earth Action wird ihre Zahl im Jahr 2024 um weitere 220 Millionen Tonnen steigen.
Die Lösung des Problems wäre ein Kunststoff, der sich auf natürliche Weise zersetzt, beispielsweise als Lebensmittelabfall. Industriekunststoffe bestehen jedoch aus massiven Molekülen – Polymeren, deren Zersetzung lange und schwierig dauert.
In einer in der Fachzeitschrift ACS Nano veröffentlichten Studie haben Wissenschaftler des Weizmann-Instituts einen neuen Verbundkunststoff entwickelt, der sehr stark ist und sich dennoch leicht zersetzt.
Derzeit werden in der Industrie Verbundwerkstoffe eingesetzt, bei denen es sich um Kunststoffe handelt, die durch die Verbindung zweier oder mehrerer reiner Materialien hergestellt werden. Verbundwerkstoffe sind leicht und stark. Daraus werden Teile von Flugzeugen, Autos oder Fahrrädern hergestellt.
Um einen Verbundkunststoff zu entwickeln, der den Anforderungen der Industrie gerecht wird und umweltfreundlich ist, konzentrierten sich Forscher am Weizmann-Institut auf gängige und kostengünstige Ausgangsmaterialien.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Tyrosinmoleküle, eine häufig vorkommende Aminosäure, die außergewöhnlich starke Nanokristalle bildet, als Komponente zur Herstellung eines biologisch abbaubaren Verbundwerkstoffs verwendet werden können.
Die Wissenschaftler entschieden sich für Hydroxyethylcellulose, ein Cellulosederivat, das häufig in der Herstellung von Medikamenten und Kosmetika eingesetzt wird. Hydroxyethylcellulose zersetzt sich leicht von selbst. Um es mit Tyrosin zu kombinieren, wurden beide Materialien in kochendem Wasser vermischt. Beim Abkühlen und Trocknen entstand ein außergewöhnlich starker Verbundwerkstoff, der aus faserigen Tyrosin-Nanokristallen bestand, die in Hydroxyethylcellulose eingebettet waren.
Das neue Material ist sehr stark: Ein Streifen mit einer Dicke von 0,04 mm hält einer Belastung von 6 kg stand. Wissenschaftler glauben, dass der neue Kunststoff ein großes industrielles Potenzial hat.
