Verschmutzung der Meere durch Mikroplastik mithilfe von Forschung an meeresfreundlichen Polymeren bekämpfen
Ein ganzheitlicher Ansatz zur Bewältigung der Kunststoffverschmutzung ist dringend erforderlich. Das Team vom EU-finanzierten Projekt Glaukos nimmt diese Herausforderung an, indem es industrielle Nebenströme aufwertet und ein Kreislaufkonzept für die Textilindustrie erarbeitet. Inspiriert vom griechischen Gott, der die Fischer und das Meer beschützt, erforschte Glaukos die Entwicklung alternativer Polymere für Fischereigeräte sowie Kleidung, um die Verschmutzung der Meere und Wasserstraßen zu verhindern und abzumildern.
Von der Biomassevergärung zu Öko-Polymeren, Stoffen und Beschichtungen
Das Glaukos-Team verwandelte industrielle Nebenströme, die Zucker enthalten, durch einen Fermentationsprozess in Polymerbausteine. Der Fermentationsprozess wurde erfolgreich erschlossen und durch die Auswahl mikrobieller Stämme und die Stammverbesserung hochskaliert. Die Bausteine wurden anschließend zur Herstellung einer neuen Generation biobasierter Polymere eingesetzt und auf ihre Spinnbarkeit getestet. Diese Polymere bilden die Grundlage für Garne und Beschichtungen für Bekleidungs- und Fischernetzanwendungen mit einem geringen CO2- und Kunststofffußabdruck. Durch einen erfolgreichen Spinnprozess wurden 9 kg biobasiertes Garn gewonnen.
Bio-Recycling als Lösung zum Ende der Nutzungsdauer
Glaukos beabsichtigt, das neue Material biologisch abbaubar zu gestalten, ohne seine technische Leistung und Haltbarkeit zu beeinträchtigen. Die Methoden zur Bewertung der biologischen Abbaubarkeit von Kunststoffen, insbesondere in der Meeresumwelt und auf Mikroebene, sind jedoch noch nicht ausreichend standardisiert oder verfügbar. „Glaukos hat Bewertungen und Technologien für den biologischen und mechanischen Abbau sowie für die Ökotoxizität entwickelt, die die verschiedenartigen Auswirkungen von Kunststoffen auf Meereslebewesen abdecken, um eine gesunde Meeresumwelt zu gewährleisten“, erklärt Projektkoordinatorin Zsófia Kádár. „Sie können in Zukunft zur Bewertung neuer Polymere unserer Partner oder im Rahmen der Entwicklung neuer Werkstoffe eingesetzt werden.“ Um Altkunststoffe in wertschöpfende Chemikalien oder Werkstoffe umzuwandeln, müssen sie zunächst depolymerisiert werden. Deshalb suchen und entwickeln Forschende Enzyme, die Kunststoffe abbauen. Durch die Entwicklung von Bakterien, die auf diesen Kunststoffhydrolysaten wachsen, können sie durch biotechnologische Prozesse in Chemikalien oder Werkstoffe mit Mehrwert umgewandelt werden. Dieses „Bio-Upcycling“ würde sich besonders für Verbundstoffe oder gemischte Abfallströme eignen, die derzeit aufgrund ihrer Komplexität nicht recycelt werden können. „Unser Bio-Recycling zielt auf einen neuen Verwendungszweck für Kunststoffabfälle ab: die Nutzung als Ausgangsstoff für die Biotechnologie“, bemerkt Projektpartner Nick Wierckx. Im Rahmen des Projekts wird zudem eine neue Methodik für die Lebenszyklusanalyse, die Kreislaufwirtschaft und das Austreten von Kunststoffen sowie ein mehrdimensionales Modell erstellt, um die Herausforderungen zu erfassen, die zur Erschließung des Potenzials biobasierter und biologisch abbaubarer Kunststoffe zu bewältigen sind. Um die Umweltbelastung und den Nutzen der Glaukos-Polymere zu beurteilen und einen umfassenden Vergleich mit konventionellen Alternativen zu begünstigen, wird nach Projektende eine Übersicht über mehrere Indikatoren erstellt.
Glaukos-Forschungsergebnisse sowie nächste Schritte
Das Projekt befindet sich derzeit in der letzten Phase, ein Prototyp wird Ende Mai 2024 verfügbar sein. Das Glaukos-Team weist jedoch darauf hin, dass die Produktionskosten für biobasierte Werkstoffe im Vergleich zu ihren nicht-biobasierten Pendants nach wie vor hoch sind, da die Verwendung biobasierter Werkstoffe auf den Märkten für Textilbekleidung und Fischereigeräte noch nicht vorgeschrieben ist. Glaukos hat zwei einschlägige Marktstudien veröffentlicht, die beide auf der Projektwebsite verfügbar sind. Zudem wird im Frühling 2024 eine abschließende Veranstaltung für die Interessengruppen stattfinden, auf der die Projektergebnisse vorgestellt werden.
Schlüsselbegriffe
Glaukos, Mehrwertchemikalien, meeresfreundliche Polymere, Öko-Polymere, biobasierter Industrierohstoff, Biogarn, biologische Recyclingfähigkeit, Wiederherstellung der Ozeane