Auf der Suche nach dem besten Bioplastik

Pauline hat am französischen Gymnasium Biel eine Maturarbeit zum Thema Bioplastik verfasst. Ziel ihrer Arbeit war es, bioabbaubare Kunststoffe zu synthetisieren, ohne dazu fossile Rohstoffe zu verwenden. Danach reichte sie ihre Arbeit 2015 beim Nationalen Wettbewerb von Schweizer Jugend forscht ein und erhielt dafür den SimplyScience-Sonderpreis.

Selbst hergestellte Kunststoffe im Test
Pauline Boillat stellte verschiedene Kunststoffe selbst her und testete im Freien, wie sie sich zersetzen; hier ein Bild vom ersten Tag. Bild: Pauline Boillat
Selbst hergestellte Kunststoffproben nach zwei Wochen im Freien

Nach zwei Wochen war nicht mehr viel übrig von den Kunststoffen im Freien: Einige Proben waren von Tieren gefressen worden, andere hatten sich durch Umwelteinflüsse zersetzt. Bild: Pauline Boillat

Plastik ohne Erdöl

Ziel meiner Arbeit war, biologisch abbaubare Kunststoffe herzustellen, ohne fossile Rohstoffe (also Erdölprodukte) zu verwenden. Kunststoffe auf Stärkebasis, die zurzeit im Handel erhältlich sind, enthalten einen kleinen Teil fossile Rohstoffe. Ich entschied mich, Kunststoffe auf Basis von Maisstärke, Getreidestärke, Kartoffelstärke und Mehl herzustellen.

Biopolymer mit Kartoffelstärke

Eines der letzten Experimente: Ein Biopolymer auf Basis von Kartoffelstärke. Dieses Polymer wurde an der Luft getrocknet. Bild: Pauline Boillat

Ich fing mit einer Anleitung an, die sehr wenig überzeugende Resultate lieferte – die Kunststoffe bekamen leicht Risse. In der Folge konnte ich diese Anleitung verbessern, indem ich gewisse Schritte bei der Trocknung meiner Mischung verändert und die vorteilhaftesten Produkte für die Synthese ausgewählt habe. Dabei beobachtete ich, dass die verschiedenen Stärkearten unterschiedlich reagierten und die Folien auf Mehlbasis dank des Glutens am elastischsten waren.

Biopolymer mit Wollfasern verstärkt

Die Wollfasern verstärken den Biokunststoff, doch er bleibt relativ zerbrechlich. Bild: Pauline Boillat

Verbesserung des Rezepts

Doch die resultierenden Kunststoffe waren nicht sehr widerstandsfähig. Ich habe deshalb versucht, sie zu verbessern, indem ich andere biologisch abbaubare Materialien hinzufügte, zum Beispiel Wollfasern oder Baumwollpapier. Mit den verbesserten Kunststoffen führte ich Tests durch, um ihre Eigenschaften und Reaktionen unter verschiedenen physikalischen und chemischen Bedingungen zu untersuchen. In der Folge verglich ich diese Ergebnisse mit einem biologisch abbaubaren Plastik auf Stärkebasis, der im Handel erhältlich ist und einen kleinen Teil fossile Rohstoffe enthält.

Die Ergebnisse stellten sich als ziemlich unterschiedlich heraus. Die selbst hergestellten Kunststoffproben waren deutlich weniger stabil: Sie zerbrachen rascher, wenn ein Gewicht darauf gestellt wurde. Unter starker Hitzeeinwirkung verhielten sie sich ausserdem ganz anders als der kommerzielle Bioplastik: Während dieser weich wurde, zu rauchen begann und schliesslich Feuer fing, wurden die selbst hergestellten Kunststoffe klebrig und spröde und begannen nicht zu brennen.

Paulines Poster, das sie am Wettbewerb von Schweizer Jugend forscht eingereicht hat, enthält noch mehr Details zu ihrer Arbeit. Es ist auf Französisch verfasst und du kannst es hier anschauen.
Mehr Infos über Bioplastik findest du auch im Artikel Was sind Biokunststoffe?

Text: Pauline Boillat (Medizinstudentin Universität Lausanne), 2015

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