In einem Durchbruch, von dem zwei verschiedene umweltfreundliche Technologien profitieren könnten, hat eine Gruppe von Schweizer Forschern einen Weg gefunden, aus einem lästigen Abfallprodukt von Biokraftstoff biologisch abbaubaren Kunststoff zu machen.
Der Markt für PLA, eine Form von aus Pflanzen gewonnenem, biologisch abbaubarem Kunststoff, der bereits in Lebensmittelverpackungen verwendet wird, soll von 360.000 Tonnen im Jahr 2013 auf über 1, 2 Millionen Tonnen im Jahr 2020 wachsen. PLA wird jedoch aus Pflanzen wie Mais, Zucker gewonnen und Tapiokawurzeln (je nach Region). Die Herstellung von Megatonnen Kunststoff auf pflanzlicher Basis könnte bedeuten, dass Millionen Morgen Land für den Anbau von Nahrungsmitteln zur Verfügung gestellt werden.
Eine Forschergruppe am Institut für Chemie und Bioingenieurwesen der Universität ETH Zürich unter der Leitung der Professoren Konrad Hungerbühler und Javier Pérez-Ramírez hat ein neues Verfahren zur Herstellung von PLA unter Verwendung von Glycerin, einem Abfallprodukt der Biokraftstoffherstellung, vorgestellt. Laut der Arbeit, die kürzlich in der Zeitschrift Energy & Environmental Science veröffentlicht wurde , spart diese Technik Energie, indem ein Produkt verwendet wird, das ansonsten häufig in Flüssen entsorgt oder an Nutztiere verfüttert wird (trotz Bedenken hinsichtlich seiner Auswirkungen). Gleichzeitig wird 20 Prozent weniger Kohlenstoff produziert Kohlendioxid als herkömmliche Methoden.
Anstatt wie üblich die Fermentation zur Erzeugung von PLA zu verwenden, arbeiteten die Forscher mit Wissenschaftlern der Advanced Catalysis Engineering Group der Universität zusammen, um einen maßgeschneiderten Katalysator zu entwickeln. Der Katalysator besteht aus einem mikroporösen Mineral und wurde zum großen Teil von Pierre Dapsens, einem Doktoranden, der mit Pérez-Ramírez zusammenarbeitet, entwickelt. Seine Struktur fördert spezifisch den gewünschten chemischen Prozess.
Natürlich wäre diese Methode angesichts der steigenden Nachfrage nach Biokunststoffen nicht allzu nützlich, wenn die Menge des verfügbaren Glycerinabfalls nicht mithalten könnte. Aber Cecilia Mondelli, Senior Scientist an der Advanced Catalysis Engineering Group der ETH Zürich und eine der Koautoren der Arbeit, meint, dass dies kein Problem sein sollte.
Laut Mondelli wird die Biodieselproduktion bis 2020 voraussichtlich fast 40 Millionen Tonnen erreichen, und dieser Rohglycerinabfall wird ungefähr 10 Prozent dieses Gewichts ausmachen. "Für den Moment", sagt sie, "deuten alle Prognosen darauf hin, dass die Biodieselproduktion zunehmen wird und die Menge an verfügbarem Rohglycerin immer höher wird."
Für den Aufschwung einer Branche ist natürlich auch der Gewinn wichtig. Und das Team sagt, dass durch die Senkung der Kosten die Methode den Gewinn der PLA-Produktion um das 17-fache oder mehr steigern könnte. Merten Morales, Doktorand in der Arbeitsgruppe Sicherheits- und Umwelttechnik und ein anderer Autor der Arbeit, sagt, dass ihre Arbeit nicht nur rentabel ist, sondern auch einen Rahmen für diejenigen bietet, die diese Methode möglicherweise in einer neuen oder vorhandenen Bioraffinerie anwenden möchten.
"Was diese wissenschaftliche Veröffentlichung im Allgemeinen zeigt", sagt Morales, "ist die Richtung für die [PLA] -Produktion, dass es einen Weg gibt, es gibt eine Chance."
Er warnt auch davor, dass die Methode des Teams nicht über Nacht angewendet wird - zumindest in großem Maßstab. Er weist darauf hin, dass die Ölindustrie mehr als 50 Jahre gebraucht hat, um massive Raffinerien zu bauen, und dass ihre Arbeit mehr darauf abzielt, potenziellen Investoren zu zeigen, dass eine umweltfreundliche Technologie auch rentabel genug sein kann, um rentabel zu sein.
Auch wenn der Markt für Biokunststoffe dank dieser neuen Methode boomt, wird auf absehbare Zeit ein erheblicher Bedarf an Kunststoffen auf Erdölbasis bestehen. PLA (zumindest in seiner gegenwärtigen Form) verträgt hohe Temperaturen nicht gut. Erwarten Sie also nicht, dass es bald in Ihrer Kaffeetasse oder im mikrowellengeeigneten Lebensmittelbehälter auftaucht.
