Kunststoffe haben einen ziemlich miesen Ruf. Sie werden aus Erdöl hergestellt und vermüllen die Umwelt. Forscher der Universität Wisconsin, USA, wollen zumindest den zuerst genannten Makel aus der Welt schaffen: Sie haben ein Verfahren entwickelt, mit dem eine Schlüsselsubstanz für die Biovariante des Kunststoffklassikers PET (Polyethylenterephtalat) aus Fruchtzucker hergestellt werden kann.
Das sei besonders umweltfreundlich und lasse sich zu einem konkurrenzfähigen Preis bewerkstelligen, wie sie im Fachblatt Science Advances berichten. Fruchtzucker steckt zusammen mit Glucose in Haushaltszucker und wird zum Beispiel aus Zuckerrüben, Zuckerrohr oder Maiskolben gewonnen.
Der Massenkunststoff PET lässt sich bisher nur zum Teil aus Biozutaten herstellen. So enthält etwa die Plant Bottle von Coca Cola nach Herstellerangaben nur rund 30 Prozent nachwachsende Rohstoffe. Damit es 100 Prozent werden können, arbeiten Forscher seit mehr als 30 Jahren am fehlenden Puzzleteil, einem Molekül namens Furandicarbonsäure (FDCS). Doch die schneeweißen Säurekristalle ließen sich lange nur in mageren Ausbeuten produzieren. Es fehlte ein geeignetes Lösungsmittel, um ein wichtiges Zwischenprodukt herzustellen.
"Schon schick, was die Kollegen da präsentieren"
Das wollen die Forscher aus Wisconsin nun gefunden haben. Es heißt Gamma-Valerolacton, lässt sich ebenfalls aus nachwachsenden Rohstoffen herstellen und hilft außerdem, einen Teil der unerwünschten Nebenprodukte wieder in den Prozess zurückzuführen. "Das Verfahren funktioniert sehr gut, allerdings bisher nur im Labor", sagt Ali Hussan Motagamwala, Co-Autor der Studie. Der nächste Schritt seien Tests in einer Pilotanlage. Dafür suche man gerade einen Industriepartner.
"Es ist schon schick, was die Kollegen aus Wisconsin da präsentieren", sagt Ulf Prüße vom Thünen-Institut in Braunschweig. Ob der Herstellungsprozess tatsächlich so gut funktioniert wie beschrieben, will er nun mit Kollegen prüfen. Schließlich hätten auch sie ein geeignetes Lösemittel für den Prozess in petto, wie sie erst kürzlich in Energy Technology berichteten.
Dabei setzen sie auf einen fluorierten Alkohol als Lösungsmittel, der hohe Ausbeuten liefert. "Er ist zwar recht teuer und könnte zum Treibhauseffekt beitragen", sagt Prüße. "Doch wenn es gelingt, ihn in einem geschlossenen Kreislauf zu führen, spielt das keine Rolle mehr."
Die Teams aus Wisconsin und Braunschweig wollen mit den neuen Rezepten dem 2016 gegründeten Unternehmen Synvina Konkurrenz machen, das in Antwerpen bald ein kleines FDCS-Werk mit einer Jahreskapazität von bis zu 50 000 Tonnen baut, Betriebsbeginn unbekannt. Die EU unterstützt das Vorhaben mit 25 Millionen Euro. An Synvina sind die Chemiekonzerne BASF und Avantium beteiligt. Zu Testzwecken wurde die begehrte Biosäure auch schon zum Kunststoff PEF (Polyethylenfuranoat) weiter verarbeitet, der einst Plastik aus PET für Flaschen und Fasern ersetzen könnte.
PEF sei stabiler und weniger gasdurchlässig als PET, heißt es auf der Internetseite. So könnten Verpackungen aus dem neuen Material dünner ausfallen und Getränke länger frisch halten. Und PEF sei ebenso gut recycelbar wie das fossile Pendant. Zu Verfahrensdetails und Ausbeuten will das Unternehmen aber nichts verraten.
Sicher ist, dass es um riesige Mengen geht. Schließlich werden jedes Jahr weltweit rund 50 Millionen Tonnen PET produziert, Tendenz steigend. Der Thünen-Wissenschaftler Prüße kann sich nicht vorstellen, dass dieser Bedarf in Zukunft komplett aus Fruchtzucker gedeckt werden kann. "Um Konflikte mit der Nahrungsmittelproduktion zu vermeiden, sollten auch andere Ausgangsstoffe ins Visier genommen werden, etwa Zellulose aus Holzabfällen", sagt er.
Am Müllproblem ändert der Biokunststoff übrigens nichts. Wie PET ist auch PEF nicht biologisch abbaubar. Flaschen oder T-Shirts, die sich von selbst auflösen, würden wohl kaum ihren Zweck erfüllen. Die Maxime lautet deshalb nach wie vor: vermeiden, wo es möglich ist, sammeln und recyceln. Dass das in der Praxis nur ungenügend funktioniert, ist bekannt. Um den Ruf von Kunststoffen zu verbessern, gibt es auch jenseits der Chemielabore noch viel zu tun.
