Biofunktionalisierte Polymere Kunststoffe mit selbstreinigender Wirkung

Bisher war es schwierig, Enzyme zur gezielten Eigenschaftssteuerung in Kunststoffe einzubauen. Forschende vom Fraunhofer IAP haben jetzt einen Weg gefunden, ihre Temperatursensibilität zu überwinden. Wie das Verfahren funktioniert und wann die Materialien zur Verfügung stehen, lesen Sie hier.

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Fraunhofer-Institut für angewandte Polymerforschung

Das könnte die Zukunft sein: Materialien, die sich selbst reinigen, die Anti-Schimmel-Oberflächen besitzen oder die sich sogar selbst abbauen können. Doch damit die enzymspezifischen Eigenschaften auf die Materialien übertragen werden können, dürfen die Enzyme beim Einbau in den Kunststoff nicht geschädigt werden. Das Problem: Kunststoffe werden in der Regel bei deutlich über einhundert Grad Celsius verarbeitet, Enzyme dagegen halten diesen hohen Temperaturen nicht stand. Hier hat das Fraunhofer IAP im Rahmen des Projekts „Biofunktionalisierung/Biologisierung von Polymermaterialien (BioPol)“ eine Lösung gefunden. Die Forschenden verwenden poröse anorganische Trägerpartikel, in die sich die Enzyme einlagern können. Die so stabilisierten Enzyme werden in der heißen Kunststoffschmelze, der sie beigemischt werden, schnellstmöglich verteilt, ohne dass dabei die Krafteinwirkung oder die Temperaturen zu hoch werden. Das Verfahren soll sich sowohl für Biokunststoffe als auch für die klassischen erdölbasierten Kunststoffe wie Polyethylen eignen.

Selbstreinigende Kunststoffe machen den Anfang

Bisher haben sich die Forschenden vor allem mit Protease-Enzymen beschäftigt. Diese können andere Eiweiße spalten. Der mit ihnen funktionalisierte Kunststoff erhält dadurch eine selbstreinigende Wirkung. So könnten beispielsweise Rohre weniger leicht zuwachsen oder verstopfen. Aber auch andere Enzyme z.B. zum Kunststoffabbau und zum Abbau von giftigen Substanzen werden getestet. Was den Stabilisierungsprozess angeht, so ist laut Fraunhofer IAP jedes Enzym einzeln zu betrachten. Welcher Träger und welche Technologie für dessen Beladung am geeignetsten ist, bleibe enzymabhängig.

Erste funktionalisierte Kunststoffgranulate, Folien und Spritzgusskörper wurden bereits hergestellt. Im nächsten Schritt soll die Alltagstauglichkeit in verschiedenen Anwendungen getestet und weiter optimiert werden. Am Ende des Projekts in zweieinhalb Jahren könnten die biofunktionalisierten Kunststoffe für den Spritzguss, die Extrusion oder auch als Schäume erhältlich sein. Eine Patentanmeldung auf das Verfahren wurde eingereicht.

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