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Mechanochemisches Recycling: Polyester zu neuen Netzwerken
Ein US-amerikanisches Forschungsteam hat ein mechanochemisches Verfahren zur nachhaltigen Depolymerisation von Post-Consumer-Polyestern wie PLA und PHAs entwickelt. Mittels Kugelmahlung werden die Kunststoffe zu Monomeren abgebaut und anschliessend in einem Eintopfverfahren zu dynamischen kovalenten Netzwerken auf α-Liponsäure-Basis umgewandelt – ein neuer Weg für biobasierte, wiederverwertbare Photopolymere.
Aliphatische Polyester wie Polymilchsäure (PLA) und Polyhydroxyalkanoate (PHAs) gelten als inhärent biologisch abbaubar. Am Ende ihrer Lebensdauer werden diese Materialien typischerweise gesammelt und kompostiert – ein Prozess, der zwar die Entsorgung sicherstellt, aber die Rückgewinnung und Wiederverwertung in neuen Materialien verhindert. Chemisches Recycling bietet einen alternativen Weg zur Depolymerisation von Polyestern und ihren Verpackungsformaten wie mehrschichtigen Flexverpackungen. Herkömmliche Verfahren erzeugen jedoch häufig erhebliche Mengen an chemischem Abfall in Form von Lösemitteln und überschüssigen Reagenzien.
Zur Überwindung dieser Limitierungen setzt das Forschungsteam auf Kugelmahlung (Ball Mill Grinding, BMG) und demonstriert eine operativ einfache mechanochemische Depolymerisation von PLA, PHAs sowie biologisch abbaubaren mehrschichtigen Flexverpackungen. Das Verfahren erweist sich als milde und nachhaltige Alternative zur konventionellen Ester-Aminolyse und verzichtet weitgehend auf Lösemittel.
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Vom Kunststoffabfall zum dynamischen Netzwerk
Im nächsten Schritt zeigten die Forschenden die Synthese massgeschneiderter Harze auf Basis von α-Liponsäure (αLA) aus den depolymerisierten Polyestern in einem Eintopfverfahren. Diese Harze wurden photopolymerisiert, um kovalente adaptive Netzwerke (Covalent Adaptable Networks, CANs) mit Disulfidbindungen zu erzeugen. Die Untersuchung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen offenbart eine breite Palette mechanischer Eigenschaften – die resultierenden Materialien sind deutlich weicher als die ursprüngliche Polyester-Filmverpackung.
Zusätzlich demonstrierten die Forschenden den Abbau der αLA-basierten Materialien über die Spaltung der Disulfidbindungen unter Bedingungen, die niedrige Redoxpotenzial-Umgebungen (ORP) simulieren. Damit vereint der Ansatz zwei wichtige Aspekte: die Nutzung von Kunststoffabfällen als Rohstoffquelle und die inhärente Abbaubarkeit der neuen Materialien. Für die Beschichtungs- und Photopolymerindustrie liefert die Studie einen vielversprechenden Ansatz zur nachhaltigen Herstellung von biobasierten CANs mit einzigartigen Eigenschaften bei gleichzeitig erhaltener Abbaubarkeit.
Quelle: Skala, M. E. et al. Tunable dynamic covalent networks from mechanochemical depolymerization of post-consumer aliphatic polyesters. Polym. Chem. 17, 2966–2977 (2026). https://doi.org/10.1039/d6py00436a
