Biologisch abbaubare Flip-Flops auf Algenbasis bieten Hoffnung, Plastikmüll auszurotten

Als weltweit beliebtester Schuh machen Flip-Flops einen besorgniserregenden Prozentsatz des Plastikmülls aus, der auf Mülldeponien, an Meeresküsten und in Ozeanen landet. Wissenschaftler der University of California in San Diego haben jahrelang daran gearbeitet, dieses Problem zu lösen, und nun sind sie der Verwirklichung dieser Mission einen Schritt weiter gekommen, sagt er Science Daily.

Das Forscherteam formulierte aus Algenöl hergestellte Polyurethanschäume, um kommerzielle Spezifikationen für Zwischensohlenschuhe und das Fußbett von Flip-Flops zu erfüllen. Die Ergebnisse der Studie werden in Bioresource Technology Reports veröffentlicht und beschreiben die erfolgreiche Entwicklung dieser nachhaltigen, verbrauchertauglichen und biologisch abbaubaren Materialien durch das Team.

Die Forschung war eine Zusammenarbeit zwischen der UC San Diego und dem Startup-Unternehmen Algenesis Materials, einem Materialwissenschafts- und Technologieunternehmen. 

„Das Papier zeigt, dass wir Schäume in kommerzieller Qualität haben, die in der natürlichen Umgebung biologisch abbaubar sind“, sagt Stephen Mayfield (Abteilung für Biowissenschaften). „Nach Hunderten von Formulierungen haben wir endlich eine Lösung gefunden, die den kommerziellen Spezifikationen entspricht. Diese Schäume haben einen Biogehalt von 52 Prozent – ​​irgendwann werden wir 100 Prozent erreichen.“

Neben der Entwicklung der richtigen Formulierung für die Schaumstoffe in kommerzieller Qualität arbeiteten die Forscher mit Algenesis zusammen, um die Schuhe nicht nur herzustellen, sondern auch zu zersetzen. Mayfield weist darauf hin, dass Wissenschaftler gezeigt haben, dass kommerzielle Produkte wie Polyester, Biokunststoffe (PLA) und Kunststoffe aus fossilen Brennstoffen (PET) biologisch abbaubar sind, allerdings nur im Rahmen von Labortests oder industrieller Kompostierung.

„Wir haben Polyurethane mit biobasierten Monomeren von Grund auf neu entwickelt, um die hohen Materialanforderungen für Schuhe zu erfüllen und gleichzeitig die chemische Zusammensetzung theoretisch so aufrechtzuerhalten, dass die Schuhe biologisch abbaubar wären“, sagt Mayfield.

Als das Team seine maßgeschneiderten Schaumstoffe auf die Probe stellte, indem es sie in herkömmlichen Kompost und Erde eintauchte, stellte das Team fest, dass die Materialien bereits nach 16 Wochen abgebaut waren. Um etwaige Toxizitäten zu berücksichtigen, haben die Wissenschaftler unter der Leitung von Skip Pomeroy von der UC San Diego während der Zersetzungszeit jedes aus den biologisch abbaubaren Materialien freigesetzte Molekül gemessen. Sie identifizierten auch die Organismen, die die Schäume abbauten.

„Wir haben die Enzyme den Organismen entnommen, die die Schäume abbauen, und gezeigt, dass wir sie zur Depolymerisierung dieser Polyurethanprodukte verwenden können. Anschließend haben wir die Zwischenschritte identifiziert, die im Prozess ablaufen“, sagt Mayfield. „Wir haben dann gezeigt, dass wir die depolymerisierten Produkte isolieren und diese zur Synthese neuer Polyurethan-Monomere verwenden können, wodurch ein Biokreislauf geschlossen wird.“

Diese vollständige Recyclingfähigkeit kommerzieller Produkte ist der nächste Schritt in der laufenden Mission des Wissenschaftlers, die aktuellen Produktions- und Abfallbewirtschaftungsprobleme von Kunststoffen anzugehen, die, wenn sie nicht angegangen werden, bis 96 dazu führen werden, dass 2050 Milliarden Tonnen Kunststoff auf Mülldeponien oder in der natürlichen Umwelt landen. 

Während die Produktion kommerziell auf dem richtigen Weg ist, ist die wirtschaftliche Umsetzung eine Frage der Größenordnung, die die Wissenschaftler gemeinsam mit Fertigungspartnern erarbeiten, sagt der Wissenschaftler Science Daily.

„Die Menschen sind sich der Verschmutzung der Meere durch Plastik bewusst und beginnen, Produkte zu verlangen, die das Problem beheben können, das zu einer Umweltkatastrophe geworden ist“, sagte Tom Cooke, Präsident von Algenesis. „Wir sind zufällig zur richtigen Zeit am richtigen Ort.“