Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein grüner Alleskönner aus Orangenschalen und Kohlendioxid: Grundlage für neue Kunststoffe

16.06.2016

Man nehme Orangenschalen, entziehe ihnen den Naturstoff Limonen, oxidiere ihn und verbinde ihn mit Kohlendioxid: Und schon hat man einen biobasierten Kunststoff, aus dem sich ohne hohe Kosten umweltfreundliche Funktionsmaterialien für verschiedenste industrielle Anwendungen herstellen lassen. ‚PLimC‘ ist der Name dieses grünen Alleskönners, der es erstmals ermöglicht, allein auf der Basis nachwachsender Rohstoffe ein breites Spektrum leistungsstarker Kunststoffe herzustellen. Dies hat jetzt ein Forschungsteam an der Universität Bayreuth herausgefunden, das seine Ergebnisse im Wissenschaftsmagazin ‚Nature Communications‘ vorstellt.

PLimC ist ein Polycarbonat, das aus einer Synthese von Limonenoxid (Betonung: Limonénoxid) mit Kohlendioxid hervorgeht. So ist gewährleistet, dass es im Unterschied zu herkömmlichen Polycarbonaten nicht die gesundheitsschädliche Substanz Bisphenol A enthält.


Das Autorenteam in einem Labor der Bayreuther Polymerforschung: Prof. Dr. Seema Agarwal, Oliver Hauenstein M.Sc. und Prof. Dr. Andreas Greiner (v.l.). Dahinter ein Reaktor zur Polymersynthese.

Foto: Christian Wißler; zur Veröffentlichung frei.


Strukturformel des grünen Alleskönners PLimC.

Grafik: Oliver Hauenstein; zur Veröffentlichung frei.

Zudem bringt der neue bio-basierte Kunststoff eine Reihe von Eigenschaften mit, die ihn für industrielle Anwendungen attraktiv machen: PLimC ist hart, äußerst hitzebeständig und durchsichtig und eignet sich deshalb besonders gut als Material für Beschichtungen.

„Diese Erkenntnisse, die wir bereits im vorigen Jahr veröffentlicht haben, konnten wir jetzt mit unserer neuen Studie entscheidend erweitern“, erklärt Prof. Dr. Andreas Greiner, der Leiter des Bayreuther Forschungsteams. „Wir haben an einigen konkreten Beispielen gezeigt, dass sich PLimC hervorragend als Grundstoff eignet, aus dem sich vielseitige Kunststoffe mit sehr spezifischen Eigenschaften entwickeln lassen. PLimC besitzt nämlich eine Doppelbindung, die gezielt für weitere Synthesen genutzt werden kann.“

Ein Beispiel für solche neuen PLimC-basierten Kunststoffe sind antimikrobielle Polymere, die beispielsweise imstande sind, eine Anlagerung von E.Coli-Bakterien zu verhindern. Als Materialien für Behälter, die in der medizinischen Versorgung und Pflege zum Einsatz kommen, können sie das Infektionsrisiko nicht zuletzt in Krankenhäusern deutlich senken.

Auch für die Herstellung von Kunststoff-Implantaten, von denen möglichst keine Entzündungsrisiken ausgehen sollen, können solche Polymere interessant sein. Ein anderes Beispiel sind meerwasserlösliche Polymere, die sich im salzigen Meerwasser in ökologisch unbedenkliche Bestandteile auflösen und anschließend zersetzen.

Solche Kunststoffe könnten, wenn sie künftig für Flaschen, Tüten oder andere Behälter verwendet werden, der dramatisch ansteigenden Verschmutzung der Meere durch nicht-lösliche Plastik-Partikel entgegenwirken. PLimC ist ebenso ein Grundstoff für hydrophile Polymere. Diese wiederum haben den Vorteil, dass sie eine hohe Wechselwirkung mit Wasser aufweisen und dadurch vergleichsweise schnell von Mikroorganismen abgebaut werden können.

„Wenn wir gezielt neue Materialien auf der Grundlage von PLimC entwickeln wollen, sind der Phantasie fast keine Grenzen gesetzt“, erklärt Oliver Hauenstein M.Sc., der als Doktorand entscheidende Forschungsarbeiten zur Synthese und Anwendung dieses neuen Kunststoffs geleistet hat.

„Die Herstellung von PLimC ist einfach zu handhaben und ausgesprochen umweltfreundlich. Die Schalenabfälle von Unternehmen, die Orangensäfte produzieren, können recycelt werden, und ebenso kann das Treibhausgas CO2 verwertet werden, bevor es in die Atmosphäre entweicht. Zudem sind die vielfältigen Kunststoffe, die auf Basis von PLimC ohne großen technischen oder finanziellen Aufwand synthetisiert werden können, ökologisch unbedenklich und recyclebar.“

Prof. Greiner fügt hinzu: „Die Kunststoff-Industrie steht ja häufig unter dem Verdacht, dass sie ihre technologischen Fortschritte nur mit ökologisch bedenklichen Materialien erzielen kann, was so natürlich nicht richtig ist. Unsere Forschungsergebnisse zeigen klar: Moderne Kunststoffe können umweltfreundlich sein und zugleich sehr hohen technologischen Anforderungen gerecht werden.“

Veröffentlichungen:

O. Hauenstein, S. Agarwal and A. Greiner, Bio-based polycarbonate as synthetic toolbox, Nature Communications 2016, DOI: 10.1038/ncomms11862
=> http://www.nature.com/ncomms/2016/160615/ncomms11862/full/ncomms11862.html

O. Hauenstein, M. Reiter, S. Agarwal, B. Rieger and A. Greiner, Bio-based polycarbonate from limonene oxide and CO2 with high molecular weight, excellent thermal resistance, hardness and transparency, Green Chem. 2016, 18, 760. DOI: 10.1039/c5gc01694k

Kontakt:

Prof. Dr. Andreas Greiner
Lehrstuhl Makromolekulare Chemie II
Universität Bayreuth
95447 Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 55 3399
E-Mail: andreas.greiner@uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Hochdruck schafft neue Nachbarn für Beryllium: Bayreuther Forscher entdecken ungewöhnliche Kristallstrukturen
27.06.2019 | Universität Bayreuth

nachricht Hülle macht Nanodrähte vielseitiger
27.06.2019 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Experimental physicists redefine ultrafast, coherent magnetism

For the first time ever, experimental physicists have been able to influence the magnetic moment of materials in sync with their electronic properties. The coupled optical and magnetic excitation within one femtosecond corresponds to an acceleration by a factor of 200 and is the fastest magnetic phenomenon that has ever been observed.

Electronic properties of materials can be directly influenced via light absorption in under a femtosecond (10-15 seconds), which is regarded as the limit of...

Im Focus: Robotic Printed Morphologies: 3D-Betondrucker verwandelt Forschungsstahlgerüst in eine temporäre Skulptur

Im Bauhaus-Jubiläumsjahr können Besucherinnen und Besucher der Jahresschau summaery2019 eine einzigartige robotische Installation live erleben: In einem neuartigen 3D-Druckprozesses verarbeitet ein Seilroboter zementöses Material zu Modulen, die die Architektur des Forschungsbaus x.Stahl, eine offene Stahlstruktur, sukzessive mit einer temporären Verkleidung überziehen.

Das Prinzip des Seilroboters ist den meisten Menschen wohl im Rahmen von Fußballübertragungen begegnet: an vier Kunstfaserseilen gelagert, kann sich der...

Im Focus: Einzelne Atome im Visier

Mit der NMR-Spektroskopie ist es in den letzten Jahrzehnten möglich geworden, die räumliche Struktur von chemischen und biochemischen Moleküle zu erfassen. ETH-Forschende haben nun einen Weg gefunden, wie man dieses Messprinzip auf einzelne Atome anwenden kann.

Die Kernspinresonanz-Spektroskopie – kurz NMR-Spektroskopie – ist eine der wichtigsten physikalisch-chemischen Untersuchungsmethoden. Damit lässt sich...

Im Focus: Partielle Mondfinsternis am 16./17. Juli 2019

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) und des Hauses der Astronomie in Heidelberg - Wie im letzten Jahr findet auch 2019 eine in den späten Abendstunden in einer lauen Sommernacht gut zu beobachtende Mondfinsternis statt, und zwar in der Nacht vom 16. auf den 17. Juli. Die Finsternis ist zwar nur partiell - der Mond tritt also nicht vollständig in den Erdschatten ein - es ist aber für die nächsten Jahre die einzige gut sichtbare Mondfinsternis im deutschen Sprachraum.

Am Dienstagabend, den 16. Juli, wird ein kosmisches Schauspiel zu sehen sein: Der Vollmond taucht zu einem großen Teil in den Schatten der Erde ein, es findet...

Im Focus: Fraunhofer IDMT zeigt akustische Qualitätskontrolle auf der Fachmesse für Messtechnik »Sensor + Test 2019«

Das Ilmenauer Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT präsentiert vom 25. bis 27. Juni 2019 am Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft (Stand 5-248) seine neue Lösung zur berührungslosen, akustischen Qualitätskontrolle von Werkstücken und Bauteilen. Da die Prüfung zerstörungsfrei funktioniert, kann teurer Prüfschrott vermieden werden. Das Prüfverfahren wird derzeit gemeinsam mit verschiedenen Industriepartnern im praktischen Einsatz erfolgreich getestet und hat das Technology Readiness Level (TRL) 6 erreicht.

Maschinenausfälle, Fertigungsfehler und teuren Prüfschrott reduzieren

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Robotic Printed Morphologies: 3D-Betondrucker verwandelt Forschungsstahlgerüst in eine temporäre Skulptur

26.06.2019 | Veranstaltungen

Innovationstag NEULAND: Erfindungen zum Anfassen

26.06.2019 | Veranstaltungen

17. Internationale Conference on Carbon Dioxide Utilization in Aachen

25.06.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neues Verfahren verbessert Umformbarkeit von Aluminium-Bauteilen im Karosseriebau

27.06.2019 | Verfahrenstechnologie

Hochdruck schafft neue Nachbarn für Beryllium: Bayreuther Forscher entdecken ungewöhnliche Kristallstrukturen

27.06.2019 | Materialwissenschaften

Eine Brücke zur Quantenwelt

27.06.2019 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics