Wissenschaftler verwandeln Mais in nachspinnennetz inspiriertes, nachhaltiges Plastik

Aus diesem Grund versuchen Wissenschaftler seit Jahren, eine biologisch abbaubare Alternative in Form von „Biokunststoffen" zu finden, insbesondere pflanzenbasierte Biopolymere. Solche „Kunststoffe" sind jedoch oft schwach, spröde oder schlecht gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff isolierend.

Dies macht sie für Anwendungen wie Lebensmittelverpackungen, Fasern oder langlebige Materialien unpraktisch. „Pflanzenbasierte Biopolymere könnten nachhaltige Alternativen zu fossilen Polymeren werden, doch ihre bisher schlechte Materialeigenschaften haben ihre Einführung begrenzt", erklärte das Team in seinem am 11.

Mai in Nature Communications veröffentlichten Papier. Um dies zu erreichen, entschied sich das Team, das in Mais natürlich vorkommende Maisprotein Zein als potenzielle Alternative zu untersuchen. Zein ist ein Nebenprodukt und der Ethanolproduktion.

Technik und Auswirkungen

Aus Mais hergestellt und: Dieses Material ist sowohl biologisch abbaubar als auch nachwachsend, jedoch (wie andere pflanzenbasierte Kunststoffe) schwach, spröde und industriell kaum nutzbar. Um dies zu überwinden, griff das Team erneut auf die Natur zurück und untersuchte, wie Spinnen Seide für ihre Netze produzieren.

Spinnenseide ist berühmt für ihre extreme Festigkeit, Flexibilität, Leichtigkeit und biologische Abbaubarkeit. Wenn ein ähnliches Material mit Zein nachgebildet werden könnte, könnte das resultierende Biopolymer interessante Möglichkeiten eröffnen, um Kunststoffe zu ersetzen.

Spinnen verarbeiten Proteine auf interessante Weise, wenn sie Seide spinnen, und das Team unternahm, dies so genau wie möglich nachzuahmen. Wenn Spinnen Seide produzieren, verändern die Drüsen in ihrem Abdomen den Wassergehalt, steuern den Säuregehalt, richten Proteine aus und reorganisieren effektiv molekulare Bindungen.

Technik und Auswirkungen

Dies führt zu einer sehr starken inneren Struktur in der Seide und macht sie (Gewicht für Gewicht) zu einem der Materialien mit der höchsten Zugfestigkeit auf der Erde. Anstatt das Maisprotein einfach wie herkömmliche Kunststoffe zu schmelzen oder chemisch zu verarbeiten, verwendete das Team eine, um die Proteine neu zu ordnen.

Dadurch richteten sich die Zein-Proteine effektiver aus und bildeten stärkere Bindungen. Genau diese Ausrichtung verleiht dem neuen Biopolymer seine enorme Festigkeit. Mit diesem neuen Polymer fertigte das Team Fasern, dünne Folien und Filme an, um ein Material zu schaffen, das sie „Plantymer" genannt haben.

Dieses Material ist stark, wirkt als hervorragende Barriere gegen Wasser und Sauerstoff und ist vor allem biologisch abbaubar. Laut dem Team kann bis zu 80 % des Materials innerhalb eines Monats, wenn es dem Boden ausgesetzt wird, zerfallen. Könnte es Plastik ersetzen?

Einordnung fuer Autofahrer

Obwohl dies interessant ist, ist wichtig zu betonen, dass sich die Technologie noch sehr stark in der Forschungs- und Entwicklungsphase befindet. Bevor sie jemals herkömmliche Kunststoffe herausfordern könnte, müssen noch viele Unbeklärten geklärt werden. Zum Beispiel: Kann die Produktion außerhalb eines Labors skaliert werden?

Kann genügend Zein produziert werden, ohne die Nahrungsmittelproduktion zu beeinträchtigen? Wie langlebig ist „Plantymer" im Laufe der Zeit? Wie reagiert das Material auf Hitze- und Lichtexposition über längere Zeiträume? Hat es irgendeinen industriellen Nutzen?

Was auch immer der Fall sein mag, das neue Material ist zweifellos ein Schritt in die richtige Richtung. „Wir haben gezeigt, dass die Verarbeitung, die, auf reichlich verfügbare pflanzliche Proteine wie Zein aus Mais angewendet werden kann", fügten die Forscher hinzu. Die Studie können Sie selbst in der Zeitschrift Nature Communications einsehen.