Winzige Fasern erzeugen unsichtbare Kunststoffverunreinigungen

18.02.2019 - USA

Während der Polyester-Freizeitanzug ein Fehler der 70er Jahre war, sind Polyester und andere synthetische Fasern wie Nylon immer noch vorhanden und tragen wesentlich zur Belastung der Umwelt durch Mikrokunststoffe bei, so ein Materialwissenschaftler von Penn State, der vorschlägt, zur Lösung dieses Problems auf biosynthetische Fasern umzusteigen.

"Diese Materialien werden während der Herstellung, Verarbeitung und nach Gebrauch in Mikrofasern zerlegt und freigesetzt, die heute in allem und jedem zu finden sind", sagt Melik Demirel, Lloyd und Dorothy Foehr Huck Stiftungslehrstuhl für Biomimetische Materialien.

Im Gegensatz zu Naturfasern wie Wolle, Baumwolle und Seide sind aktuelle synthetische Fasern Produkte auf Erdölbasis und meist nicht biologisch abbaubar. Während Naturfasern recycelt und biologisch abgebaut werden können, sind Mischfasern, die Natur- und Kunstfasern enthalten, schwer oder teuer zu recyceln.

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Inseln mit schwimmendem Plastikmüll in den Ozeanen sind ein sichtbares Problem, aber die Verschmutzung durch Textilien ist unsichtbar und allgegenwärtig. In den Ozeanen werden diese mikroskopisch kleinen Kunststoffteile in Pflanzen und Tiere eingebaut. Die geernteten Fische tragen diese Partikel zur Marktreife, und wenn die Menschen sie essen, nehmen sie auch mikroplastische Partikel auf.

Demirel schlug vier mögliche Lösungsansätze für dieses Problem vor. Die erste besteht darin, den Einsatz von synthetischen Fasern zu minimieren und wieder auf Naturfasern wie Wolle, Baumwolle, Seide und Leinen umzustellen. Allerdings sind synthetische Fasern billiger und Naturfasern haben andere Umweltkosten, wie z.B. Wasser- und Landnutzungsprobleme.

Da ein Großteil der Mikrofaserbelastung, die in Wasserquellen landet, durch Waschen verursacht wird, schlägt er Aftermarket-Filter für Auslaufschläuche von Waschmaschinen vor. Wäschetrockner haben Filter, die Flusen auffangen - auch Mikrofaserabfälle -, aber aktuelle, frontbeschickbare Waschmaschinen in der Regel nicht.

"Die Erfassung der Mikrokunststoffe an der Quelle ist die beste Filteroption", sagt Demirel.

Er stellt auch fest, dass es Bakterien gibt, die Kunststoffe verbrauchen, sich aber derzeit in der akademischen Forschungsphase befinden, die einige Zeit in Anspruch nimmt, um industrielle Impulse zu erhalten. Wenn Bakterien in großem Maßstab eingesetzt würden, könnten sie den biologischen Abbau der Fasern unterstützen oder die Fasern zur Wiederverwendung aufbrechen.

Diese drei Optionen sind zwar möglich, lösen aber nicht das Problem der Tonnen von Kunstfasern, die derzeit in Bekleidung auf der ganzen Welt verwendet werden. Biosynthetische Fasern, eine vierte Option, sind sowohl recycelbar als auch biologisch abbaubar und könnten die synthetischen Fasern direkt ersetzen. Sie können auch mit Naturfasern gemischt werden, um die Haltbarkeit von Kunstfasern zu gewährleisten, aber die Mischungen können recycelt werden.

Biosynthesefasern, die von natürlichen Proteinen abgeleitet sind, können ebenfalls so manipuliert werden, dass sie wünschenswerte Eigenschaften aufweisen. Demirel, der eine biosynthetische Faser entwickelt hat, die aus seidenähnlichen Proteinen besteht, die aber von denen der Tintenfischringe inspiriert sind, schlägt vor, dass durch die Veränderung der Anzahl der Tandemwiederholungen bei der Sequenzierung der Proteine die Polymere verändert werden können, um eine Vielzahl von Eigenschaften zu erreichen.

So ist beispielsweise Material, das aus biosynthetischen Kalmar-Ringmetallproteinen, genannt Squitex, hergestellt wird, selbstheilend. Gebrochene Fasern oder Abschnitte werden sich mit Wasser und etwas Druck wieder verbinden und die mechanischen Eigenschaften von recycelter Baumwolle als Mischung verbessern. Da die Fasern organisch sind, sind sie auch vollständig biologisch abbaubar.

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