Neuer Kunststoff wird beim Erhitzen zu Gas und bildet sich beim Abkühlen neu

Die Welt versinkt in Plastikmüll.

Unser Körper ist voller Mikroplastik, und keine Umwelt bleibt verschont. Kunststoff liegt auf den entlegensten Bergen, in den tiefsten Regionen des Meeres, und der Great Pacific Garbage Patch ist inzwischen so auffällig, dass er einen Eigennamen trägt und ein eigenes Ökosystem bildet.

Polyethylen, der weltweit am häufigsten produzierte Kunststoff, wird für Tüten, Lebensmittelverpackungen und Behälter für Haushaltswaren verwendet. Gerade weil es robust und langlebig konzipiert ist, belastet es die Umwelt jedoch besonders stark.

Dennoch gibt es Grund zur Hoffnung: Chemieingenieurinnen und -ingenieure der University of Surrey im Vereinigten Königreich haben einen neuartigen Kunststoff entwickelt, der Eigenschaften für eine stärker zirkuläre Materialwirtschaft mitbringt.

Wie sie in der Fachzeitschrift Macromolecules berichten, zerfällt dieses Konzeptpolymer beim Erhitzen leicht zu einem Gas. Anschließend erhebt es sich, ähnlich dem mythischen Phönix, aus der „Asche“ und setzt sich wieder selbst zusammen.

Eine grafische Zusammenfassung, die das neuartige Polymer der Forschenden und seine Eigenschaften einschließlich seiner Zirkularität zeigt. (Kazmi et al., Macromolecules, 2026)

„Die meisten Kunststoffe werden auf Stabilität ausgelegt – und genau deshalb lassen sie sich nur schwer entfernen oder recyceln“, erklärt Peter Roth, Chemieingenieur an der University of Surrey.

„Wir haben gezeigt, dass sich ein Material herstellen lässt, das sich grundlegend anders verhält: Es kann bei relativ niedrigen Temperaturen in Dampf übergehen und sich anschließend von selbst wieder zu demselben Polymer aufbauen.“

Poly(1,2-dithiolan): Ein Kunststoff, der sich selbst erneuert

Das neue Polymer heißt Poly(1,2-dithiolan). Es besteht aus einer Kette einzelner Glieder beziehungsweise Monomere aus 1,2-Dithiolan – einem ringförmigen Molekül aus Kohlenstoff, Wasserstoff und zwei miteinander verbundenen Schwefelatomen.

(Links: Ben Mills/Wikimedia Commons; rechts: Ccroberts/Wikimedia Commons)

Die reversible Bindung über Schwefel sorgt dafür, dass das Polymer leicht und wiederholt abgebaut werden kann.

„Dies ist kein Ersatz für herkömmliche Kunststoffe und erst recht keine Lösung für das weltweite Plastikmüllproblem. Es führt jedoch ein neues Konzept ein, das eine völlig neue Generation zirkulärer Materialien inspirieren könnte“, fügt Roth hinzu.

Damit könnte es mehrere Probleme angehen, die ein wirksames Kunststoffrecycling erschweren.

Zunächst lässt es sich leichter depolymerisieren – dabei wird ein komplexes Polymer in seine einfacheren Monomer-Bausteine zerlegt, ähnlich wie ein LEGO-Modell wieder in seine Einzelteile zerlegt wird. Aus dem Piratenschiff wird so eine mittelalterliche Burg!

LEGO-Modelle bauen sich allerdings nicht selbst wieder zusammen – zumindest bisher nicht. Außerdem müssen konventionelle Kunststoffe mitunter auf etwa 200 Grad Celsius erhitzt werden, bevor sie sich zu zersetzen beginnen.

Die dabei entstehenden Stoffe können weitere Verarbeitung erfordern und möglicherweise umweltschädliche, gefährliche Nebenprodukte erzeugen.

Sublimation bei etwa 90 Grad Celsius

Das neue Polymer der Forschenden zerfällt dagegen bereits bei ungefähr 90 Grad Celsius. Es sublimiert direkt vom festen in den gasförmigen Zustand und überspringt die flüssige Phase; damit handele es sich um „ein erstes Beispiel für ein Polymer, das dieses Verhalten zeigt“, schreiben die Forschenden.

Um praktische Anwendungsmöglichkeiten zu veranschaulichen, tauchten sie zusammengerolltes Filterpapier in das Material. Der Polymerdampf „umhüllte“ das Papier dabei mit einer wasserabweisenden Beschichtung.

Durch Erhitzen ließ sich diese Beschichtung anschließend ebenso einfach wieder entfernen. Obwohl das Papier verfärbt war, erhielt es seine ursprüngliche Fähigkeit zurück, Wasser aufzunehmen.

Beim Abkühlen wird der Kunststoff wiederum leicht fest und baut sich selbst neu auf, sodass er erneut genutzt werden kann.

Nach Einschätzung der Forschenden könnte dieses Experiment eines Tages in industriellen Umgebungen nachgebildet werden – mit unabsehbarem Potenzial.

Eine Darstellung, die zeigt, wie die Forschenden die möglichen Anwendungen ihres neuen Polymers demonstrierten. (Kazmi et al., Macromolecules, 2026)

Polymerbeschichtungen sind allgegenwärtig. Sie verbessern die Isolierung und Schmierung sowie die Beständigkeit gegen Korrosion, Feuchtigkeit und Verschleiß.

Sie schützen die inneren Komponenten jener Produktionsmaschinen, die Waren für den Lebensmitteleinzelhandel herstellen, und helfen dabei, Haushaltsgeräte funktionsfähig zu halten.

Auch Gebäude profitieren von Beschichtungen: Sie halten unangenehmen, schleimigen Schimmel fern oder weisen Regenwasser ab, damit es nicht in Töpfen und Pfannen aufgefangen werden muss – die ihrerseits ebenfalls schützende Beschichtungen besitzen.

Recycling und mögliche medizinische Anwendungen

Zum Schluss zeigten die Forschenden, wie sich die Sublimation des Polymers nutzen lassen könnte, um Kunststoffrecycling effizienter zu gestalten: Sie „verunreinigten“ ihr Polymer mit dem Farbstoff Nilrot.

Üblicherweise erfordert das Entfernen solcher Zusatzstoffe aus Kunststoffabfällen zusätzliche chemische Prozesse, die kosten- und ressourcenintensiv sind. Hier gelang es den Forschenden hingegen, den Farbstoff durch Erhitzen in einem einzigen Schritt aus ihrem Polymer zu entfernen.

Insgesamt ist es unwahrscheinlich, dass wir bald Pokémon-Figuren aus Poly(1,2-dithiolan) kaufen oder Essen zum Mitnehmen in Schachteln erhalten, die sich – abgesehen vom Fett – selbst wieder zusammensetzen.

Doch ähnliche biologisch abbaubare Polymere könnten möglicherweise sogar medizinische Anwendungen ermöglichen, denken die Forschenden. Dazu zählen chirurgische Klebstoffe, Hydrogele für atmungsaktive Kontaktlinsen und Nanopartikel, die Medikamente direkt an den Ort der Erkrankung bringen.

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„Das Spannende daran ist, dass wir ein Prinzip demonstriert haben, das zuvor nicht verfügbar war“, sagt Touseef Kazmi, Chemieingenieur an der University of Surrey und Hauptautor der Studie.

„Wenn wir lernen, diese Chemie gezielt anzupassen, könnte sie letztlich zu neuen Materialien führen, die sich leichter aufbringen, entfernen und recyceln lassen als viele der heutigen Kunststoffe.“

Diese Forschung wurde in Macromolecules veröffentlicht.

Dieser Artikel wurde von Michael Irving auf Fakten geprüft und von Michael Irving redigiert. Wir sind zwar stolz auf unseren Prozess, aber auch wir sind nur Menschen. Falls Ihnen ein Fehler auffällt, teilen Sie ihn uns bitte mit.