Plastikfolien, Einwegbesteck oder Wundauflagen bestehen heute meist aus erdölbasierten Kunststoffen oder aus Biokunststoffen mit begrenzter Abbaubarkeit. Eine neue Übersichtsarbeit in Nature Communications rückt nun bakterielle Cellulose in den Fokus. Gemeint ist ein Material, das Mikroorganismen aus Zuckerbausteinen aufbauen und außerhalb der Zelle als feines Fasernetz abscheiden. Laut den Autorinnen und Autoren verbindet es biologische Abbaubarkeit mit hoher Festigkeit und einer ungewöhnlich reinen Struktur.

Sauber erzeugt und vielseitig formbar

Bakterielle Cellulose enthält im Unterschied zu pflanzlicher Cellulose kein Lignin und keine Hemicellulose. Das erleichtert die Aufreinigung deutlich. In der Übersicht wird zudem hervorgehoben, dass die Herstellung energetisch günstiger sein kann als bei anderen Biokunststoffen wie PLA oder PHA, weil das Material direkt von den Bakterien ausgeschieden wird. Als Pluspunkte nennen die Forschenden hohe Kristallinität, gute mechanische Eigenschaften, viel Wasserbindung und eine Oberfläche, die sich chemisch oder durch Zusätze gezielt anpassen lässt. So entstehen je nach Ausrüstung Folien für Lebensmittel, antimikrobielle Wundauflagen, Sensoren, Batteriebauteile oder textile Materialien. Erste industrielle Anwendungen gibt es bereits, etwa im Lebensmittelbereich oder bei medizinischen Produkten.

Gute Umweltbilanz mit Hürden bei Kosten und Skalierung

Für die Bioökonomie ist das Material vor allem deshalb spannend, weil es vollständig biologisch basiert ist und in Boden oder Kompost binnen Tagen bis wenigen Monaten abgebaut werden kann. In der im Review zusammengefassten Lebenszyklusanalyse schnitt bakterielle Cellulose beim Klimafußabdruck besser ab als mehrere andere verbreitete Biokunststoffe, auch wenn pflanzliche Cellulose und Stärke noch besser abschnitten. Zugleich zeigt die ökonomische Betrachtung ein gemischtes Bild. Die berechneten Mindestverkaufspreise lagen unter PLA und PHA, aber noch über Stärke, PBS und PBAT. Entscheidend wird daher sein, billige Reststoffe als Substrat zu nutzen, Fermentationen zu beschleunigen und Materialeigenschaften zu verbessern. Dass das Feld in Bewegung ist, zeigen neuere Arbeiten zu besonders reißfesten Verpackungsfilmen und zu kostengünstigen Rohstoffen aus Nebenströmen. Noch ist bakterielle Cellulose kein Massenkunststoff. Als Plattformmaterial für Verpackung, Medizin und Elektronik bekommt sie aber deutlich mehr Gewicht.

ag