Biofunktionale Kunststoffe

Die Idee, Enzyme direkt in die Kunststoffproduktion mit einzubeziehen, ist nicht unbedingt neu. Bislang hatte man aber immer das Problem, dass Enzyme bei den hohen Polymerisationstemperaturen von weit über 100 Grad Celsius ihre Aktivität verlieren. Durch den Einbau verschiedenster Enzyme wäre es möglich, diese biofunktional zu gestalten und so entweder selbstreinigend oder schon bioabbaubar zu produzieren, ohne auf äußeren enzymatischen Abbau hoffen zu müssen.

Also, wie bringt man dann die Enzyme trotz der hohen Temperaturen in den Kunststoff hinein und nicht nur anschließend auf die Oberfläche des Materials?

Forschern am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP ist es gelungen, die Enzyme in poröse anorganische Schutzträger einzubetten. Dort verlieren sie zwar durch die Bindung an den Träger ein wenig an Beweglichkeit, bleiben aber weiterhin aktiv und widerstehen den hohen Temperaturen. Ein weiterer Vorteil gegenüber einem nachträglichen oberflächigen Auftragen ist natürlich, dass die enzymatische Aktivität erhalten bleibt, selbst wenn es Abnutzungserscheinungen an der Oberfläche geben sollte.

Die Forscher entwickelten hierbei ein Verfahren, das nicht nur für Biokunststoffe geeignet ist, sondern auch für die klassischen erdölbasierten Kunststoffe. Leider gibt es für die verschiedenen Enzyme noch kein Standardverfahren. Technologie und Träger müssen jedes Mal auf das spezifische Enzym hin neu abgestimmt werden.

Durch Einbau von Proteasen war es schon möglich, andere Eiweiße zu spalten. So könnten Rohre z. B. eigenständig ein Zuwachsen oder Verstopfen verhindern. Der Einbau anderer Enzyme eröffnet hierbei ein großes Potential. Die vielfältigen Möglichkeiten werden derzeit noch untersucht und die Prozesse hierfür optimiert.

Autor: Dr. Ronald Hinz, Market Intelligence Senior Expert, SVP Deutschland AG
Quelle: Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP, 01. Juni 2021