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pte20201023004 Forschung/Entwicklung, Produkte/Innovationen

Hitzebeständiger Kunststoff ist aus Holz

Konkurrenz für schwere Metalle - Material übersteht 740 Grad Celsius und schlägt Aluminium


Erst bei 1.300 Grad kapituliert der neue Kunststoff (Foto: jaist.ac.jp/english)
Erst bei 1.300 Grad kapituliert der neue Kunststoff (Foto: jaist.ac.jp/english)

Asahidai/Tokio (pte004/23.10.2020/06:15) - Hitzebeständiger als Aluminium ist ein neuer Kunststoff, den Forscher am Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) http://jaist.ac.jp/english und der Universität Tokio http://www.u-tokyo.ac.jp/en entwickelt haben. Das Material wartet mit einer weiteren Besonderheit auf. Es basiert auf Cellulose, einem nachwachsenden Rohstoff, der nicht essbar ist und nicht mit landwirtschaftlichen Produkten konkurriert.

Hohe Temperaturbeständigkeit

Bisher genutzte Biokunststoffe haben einen entscheidenden Nachteil: Sie sind weitaus weniger hitzeresistent als Polymere, die aus Erdöl gewonnen werden. Damit haben die japanischen Forscher einen Weg in eine kohlenstoffärmere Welt gewiesen. Der Kunststoff widersteht einer Temperatur von 740 Grad Celsius. Aluminium schmilzt dagegen schon bei 660 Grad.

Polymere, die aus einer langen Molekülkette bestehen, von denen Seitenketten abzweigen, besitzen einen gewissen Grad an Hitzebeständigkeit. Derartige Moleküle aus natürlichen Rohstoffen herzustellen, war bisher nicht möglich, weil sich deren Strukturentwicklung während der Produktion nicht kontrollieren ließ.

Mikroorganismen steigern Ausbeute

Yasuo Ohnishi, Professor für Agrar- und Biowissenschaften an der Universität Tokio, stellte mit seinem Team zwei spezifische aromatische Moleküle (3-Amino-4-hydroxybenzoesäure (AHBA) und 4-Aminobenzoesäure (ABA) aus Kraftzellstoff her. Mithilfe von Mikroorganismen steigerten die Forscher die Ausbeute und hemmten die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten.

Tatsuo Kaneko, Professor für Kunststoffchemie und Biopolymerentwicklung am JAIST, und sein Team wandelten AHBA, dem sie Spuren von ABA beimischten, chemisch in 3,4-Diaminobenzoesäure (DABA) um, das anschließend zu Poly (2,5-benzimidazol) (ABPBI) polymerisierte. Das verarbeiteten die Forscher zu einem hitzebeständigen Film. Auf anorganische Füllstoffe konnten sie verzichten, sodass das Produkt leichtgewichtig blieb.

Aus dem neuen Kunststoff könnten problemlos Pfannen, Töpfe und nicht übermäßig mechanisch belastete Bauteile von Motoren hergestellt werden, die bisher aus Metallen bestehen. Der Ersatz von schweren durch leichte Bauteile würde den Energieverbrauch reduzieren, ein Schritt in Richtung Klimaneutralität. Allerdings sind die Mengen an verfügbarer Cellulose begrenzt, vor allem, weil auch andere Bereiche Anspruch darauf erheben. Das Material, das den CO2-Pegel nicht erhöht, lässt sich direkt energetisch oder auf dem Umweg über die Herstellung von Treibstoffen nutzen.

(Ende)
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