Forschern der Ohio State University ist es gelungen, eine bahnbrechende Methode zu entwickeln, um Polyvinylchlorid (PVC) haltbarer zu machen und die Abgabe von gefährlichem Mikroplastik zu minimieren. PVC ist einer der am häufigsten verwendeten Kunststoffe weltweit, der in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird, darunter Spielzeug, Baubedarf und medizinische Verpackungen. Trotz seiner Popularität ist reines PVC spröde und hitzeempfindlich, was bedeutet, dass Hersteller auf chemische Zusätze, bekannt als Weichmacher, angewiesen sind, um die Materialeigenschaften zu stabilisieren.
Allerdings sind diese Weichmacher oft nur eine kurzfristige Lösung. Sie können sich im Laufe der Zeit aus dem Kunststoff lösen, was zu einer Zersetzung in potenziell gefährliche organische Verbindungen und Mikroplastik führt. Das Forschungsteam unter der Leitung von Christo Sevov, Professor für Chemie und Biochemie, hat nun einen innovativen Ansatz entwickelt, bei dem Elektrizität genutzt wird, um diese chemischen Zusätze dauerhaft an das PVC zu binden.
„Unsere Methode bindet die Weichmacher chemisch direkt an das Rückgrat des Polymers, anstatt sie nur einzumischen“, erklärt Sevov. Diese neue Technik führt zu einem stabileren PVC, das weniger anfällig für chemische Veränderungen ist, und könnte die Eigenschaften des Materials gezielt steuern, um es je nach Bedarf hart, dehnbar oder weich zu machen.
Modifikation herausfordernd
Das Team stellte fest, dass die Modifikation von synthetischen Polymeren, insbesondere von grossmolekularen Verbindungen wie PVC, eine grosse Herausforderung darstellt. Durch die Optimierung des verwendeten Katalysators und durch iterative Tests konnten die Forscher jedoch diese Hürden überwinden.
Die Auswirkungen dieser Forschung sind nicht nur für die Kunststoffindustrie von Bedeutung, sondern auch für den Umweltschutz. Die Reduzierung der Abbaugeschwindigkeit von PVC könnte erheblich zur Eindämmung der Mikroplastikfreisetzung in die Umwelt beitragen. Mikroplastik ist ein wachsendes Problem, das nachweislich Luft, Wasser und Nahrungsmittelversorgung verschmutzt und sowohl für Menschen als auch für Tiere schädlich ist.
„Wir wissen jetzt, dass der durchschnittliche Mensch zwischen 78.000 und 211.000 Mikroplastikpartikel pro Jahr aufnimmt“, so Sevov. Angesichts der zunehmend erkennbaren langfristigen Auswirkungen von Mikroplastik auf die Erde suchen Wissenschaftler nach innovativen Lösungen, um diese Partikel aus dem täglichen Leben zu entfernen.
Mit Sevovs Methode könnte PVC häufiger wiederverwendet werden, bevor es zerfällt, was die Lebensdauer und die Wiederverwendbarkeit des Materials verbessert. Die Forschungsergebnisse legen den Grundstein für eine sicherere Materialverwendung und nachhaltige Entwicklung in der Kunststoffbranche.