Forscher machen PET-Flaschen steril und dicht

Plasmareaktor schlägt zwei Fliegen auf einen Schlag

Bochum (pte005/25.02.2006/08:05) Einem Wissenschaftsteam der Ruhr-Universität Bochum http://www.rub.de ist es gelungen, Polyethylenterephthalat-Flaschen (PET)-Flaschen nicht nur dichter, sondern auch in Windeseile keimfrei zu machen. Peter Awakowicz und sein Team vom Lehrstuhl für Allgemeine Elektrotechnik und Plasmatechnik an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik haben herausgefunden, dass sich PET-Flaschen in einem speziell dafür entwickelten Plasmareaktor auch ohne toxische Substanzen sterilisieren lassen. Sie kombinieren jetzt beide Verfahren - Beschichtung und Sterilisation - zu einem umweltfreundlichen Gesamtprozess.

Bis vor kurzem war es noch undenkbar, empfindliche Getränke wie vitaminhaltige Säfte in PET-Flaschen abzufüllen. "Das Problem lag in der unzureichenden Barriere des Werkstoffs PET gegenüber Gasen", so Awakowicz im pressetext-Interview. "Sauerstoff, der in die Flaschen eindrang, ließ Kohlensäure (Kohlendioxid) aus dem Getränk entweichen." Da viele Vitamine empfindlich gegenüber Sauerstoff sind, war die Mindesthaltbarkeit der Getränke drastisch eingeschränkt. Die Hersteller versuchten die Barriereeigenschaften mit mehrlagigen Verbundkunststoffen mit Zwischenschichten zu verbessern. Doch diese Herstellung war aufwändig und teuer.

Eine Alternative dazu ist eine Beschichtung mit einem Material, das den Gasaustausch hemmt. "Mithilfe eines Niederdruckplasmas haben wir die PET-Flaschen von innen mit Siliziumdioxid beschichtet", so der Forscher. "Die Flaschen erhalten quasi eine hauchdünne Glasschicht in Nanometerstärke." Um diese Schicht aufzubringen, entwickelten die Ingenieure einen speziellen Plasmareaktor. "Dieser ermöglicht es, innerhalb der Flasche ein Plasma zu zünden, in dem gezielt chemische Reaktionen ablaufen, die schließlich zur Innenbeschichtung der PET-Flasche führen." Awakovicz erklärt im pressetext-Interview, dass solche Plasmen durch Energiezufuhr in Gasen entstehen. Diese sind gekennzeichnet durch einen bestimmten Umfang an ionisierten Komponenten, geladene Atome und Molekülen. "Dabei haben wir sogar zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen", erklärt der Wissenschaftler. Wenn nämlich das Gas verändert wird, können diese Plasmen nämlich Keime abtöten. Den Forschern ist es gelungen, im Plasmareaktor innerhalb von wenigen Sekunden mehrere Millionen Keime abzutöten.

"Die Abtötung von Bakterien mithilfe von Plasmen könnte herkömmliche Sterilisationsverfahren ersetzen, die aufgrund der verwendeten stark ätzenden und reizenden Chemikalien hohe Sicherheitsanforderungen an die Prozessanlage stellen", so Awakowicz. Die Plasmasterilisation durch schnelle Ionisierung kommt ohne toxische Substanzen aus und ist bei Raumtemperatur möglich. Die Forscher wollen nun beide Verfahren zu einem Gesamtprozess zusammenführen, in dem die PET-Flaschen zuerst sterilisiert und anschließend beschichtet werden.

Das Recycling der neuen PET-Flaschen macht nach Angaben des Wissenschaftlers keinen Unterschied zu herkömmlichen Flaschen. "Die im 50-Nanometer-Bereich liegende Beschichtung aus Quartzglas ist unbedenklich", so der Forscher. Über die Kosten pro Hightech-PET-Flasche äußert sich der Wissenschaftler vorsichtig. "In einer ersten vorsichtigen Abschätzung liegen die Kosten zwischen einem Zehntel und einem Fünfhundertstel Cent", erklärt Awakowicz abschließend.

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