Bunter Biokunststoff hat keine Farbpigmente

Wissenschaftler nutzen als Ausgangsmaterial für ihre Innovation das Naturprodukt Zellulose

Farbenfrohe Gebilde: So bunt ist der neue pigmentfreie Kunststoff (Bild: ACS Nano)

Schanghai/Jülich (pte002/24.07.2025/06:05)

Doppelten Nutzen für die Umwelt verspricht ein neuer Kunststoff, den Forscher der Donghua Universität aus Schanghai und des Forschungszentrums Jülich (FZJ) entwickelt haben. Er ist biologisch abbaubar und kommt, obwohl so bunt wie Schmetterlingsflügel, ohne Farbzusätze aus, die ausgewaschen in die Umwelt gelangen können.

Interessante Oberflächenstruktur

Basismaterial ist Hydroxypropylcellulose (HPC). Das ist ein Polysaccharid, das aus Zellulose gewonnen wird und als pharmazeutischer Hilfsstoff dient. Die Verbindung wird als Filmbildner auf Tabletten und als Bindemittel in Granulaten verwendet. Im Normalzustand ist HPC flüssig, was für die Nutzung als Kunststoff wenig aussichtsreich ist.

Eine Eigenschaft hat das Material allerdings, das auch der neue Kunststoff haben sollte: Es lässt sich so konzipieren, dass es so bunt ist, als wäre Farbe beigemischt worden. Doch die Farbe kommt gewissermaßen von Innen, durch die Struktur des Materials. Diese "verschluckt" Teile des Sonnenlichts, sodass die Illusion "bunt" entsteht. Es ist das gleiche Phänomen, das die Schmetterlingsflügel farbig erscheinen lässt.

Zitronensäure, Tintenfischtinte

Die chemischen Eigenschaften von HPC vereitelten bisher jedoch alle Versuche, das Material zu verfestigen. Bis Lei Hou, Peiyi Wu und ihr in Garching bei München stationierter FZJ-Kollege Baohu Wu auf die Idee kamen, es mit natürlichen Hilfsmitteln zu versuchen.

Sie haben dem HPC Zitronensäure, Tintenfischtintenpulver und Wasser hinzugefügt, wodurch zusätzliche Wasserstoffbrücken innerhalb des Polymers entstanden und, bei Raumtemperatur an der Luft getrocknet, ein festes Material entstand. Die endgültige Farbe des getrockneten Materials hängt von der Menge an Zitronensäure ab, sodass die Forscher blaue, grüne, orange und rote Versionen hergestell haben. Die Farbintensität ist von der Menge des zugegebenen Tintenpulvers abhängig.

Um das Material in Form zu bringen, nutzen die Experten die 3D-Drucktechnik. Als Tinte setzen sie das modifizierte HPC ein, solange es noch flüssig ist. Der Kunststoff hat mechanische Eigenschaften, die mit denen der meisten handelsüblichen, neu hergestellten Kunststoffe vergleichbar oder sogar besser sind. Die Forscher haben ihre Innovation in "ACS Nano" vorgestellt, einer Fachzeitschrift der American Chemical Society.

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