Hochdichte Polyethylene (HDPE) sind beliebte Werkstoffe für Kunststoffbehälter, -platten und -folien, weil sie besonders robuste und langlebige Thermoplaste bilden. Ursächlich für diese Eigenschaften ist die Art und Weise, wie sich die Molekülketten des Kunststoffs verbinden: Der Großteil ordnet sich in kristallinen Strukturen an. Allerdings hat die chemische Struktur von hochdichtem Polyethylen einen Nachteil: Es ist ein nahezu reiner Kohlenwasserstoff ohne funktionelle Gruppen – eine Art reaktive Seitenelemente der Hauptkette. Doch Enzyme benötigen diese funktionellen Gruppen, um den Kunststoff zersetzen und damit auf biologischem Wege abbauen zu können.

Ähnlich kristallin wie HDPE

Chemiker um Stefan Mecking von der Universität Konstanz haben nun im Fachjournal „Angewandte Chemie“ einen alternativen Werkstoff vorgestellt, der sich ähnlich wie HDPE verwenden lässt und biologisch abbaubar, aber auch mit milden Verfahren chemisch wiederverwertbar ist. Dabei handelt es sich um einen bestimmten Polyester.

Polyester besitzen funktionelle Gruppen, was sie einerseits biologisch abbaubar oder für chemische Reaktionen zugänglich macht. Anderseits begrenzen diese Gruppen das Maß, in dem der Kunststoff sich kristallin anordnen kann. Nicht so jedoch der neu entwickelte Polyester. Es besitzt eine ähnliche Kristallinität wie HDPE.

Durch Enzyme und Bodenorganismen abbaubar

Der biologischen Abbaubarkeit tat das dennoch keinen Abbruch: „Wir testen den Abbau mit natürlich vorkommenden Enzymen. Im Vergleich zu unserem Referenzmaterial verlief das um eine Größenordnung schneller“, berichtet Mecking. Nicht nur Enzymlösungen hätten das Material abgebaut. Auch im Boden vorkommende Mikroorganismen konnten den Polyester vollständig zersetzen. Maßgeblich dafür ist wohl der im Polyester verwendete Grundbaustein Ethylenglykol. „Damit erhält man den hohen Schmelzpunkt, aber er erhöht eben auch die Abbaubarkeit für diese Polyethylen-artigen Materialien“, erläutert der Chemiker.

Mecking kann sich vorstellen, dass dieser Polyester als Thermoplast genutzt und idealerweise in einem geschlossenen Kreislauf recycelt wird. Sollte der Kunststoff doch in die Natur gelangen, wäre er dort zumindest mit der Zeit auf natürliche Weise abbaubar.

bl