Kunststoff aus dem Druckkochtopf

Organische Kunststoffe sind vielseitig einsetzbar und können, anders als Erdöl-Kunststoffe, aus Kohlen-, Wasser- und Sauerstoff hergestellt werden. Allerdings braucht man dafür giftige Chemikalien. Chemiker*innen der TU Wien haben ein Verfahren entwickelt, für das man nur Wasser, Hitze und Druck benötigt.

Hitzebeständig und langlebig

Die sogenannten organischen Kunststoffe Polybenzimidazole und Pyrronpolymere sind aufgrund ihrer speziellen Eigenschaften beliebte Materialien. Polybenzimidazole eignen sich besonders gut für Membranen in Brennstoffzellen, da sie auch bei hohen Temperaturen säurebeständig sind. Dank ihrer Hitzebeständigkeit findet man sie auch als Fasern in der Schutzkleidung von Feuerwehrleuten.

Pyrronpolymere haben nützliche elektronische Eigenschaften. Man verwendet sie unter anderem als langlebiges Elektrodenmaterial in Batterien. Die für die Herstellung dieser zwei Kunststoffe nötige Reaktion ist für gewöhnlich sehr wasserempfindlich. Um so interessanter ist das Herstellungsverfahren der Wiener Forschungsgruppe, da es hauptsächlich auf Wasser basiert.

200 Grad und 17 bar Druck

Damit aus den Ausgangsstoffen die gewünschten Kunststoffe werden, braucht man Wasser, das unter einem Druck von 17 bar (also dem 17-fachen Luftdruck, wie wir ihn kennen) auf 200 Grad erhitzt wird. Das ganze Verfahren passiert in sogenannten Autoklaven. „Diese Autoklaven funktionieren ähnlich wie herkömmliche Dampfdruckkochtöpfe“, erklärt Miriam Unterlass, die Leiterin der Forschungsgruppe, die das hydrothermale Verfahren entwickelt hat.

„Unter diesen Hochdruck- und Hochtemperaturbedingungen ändern sich die Eigenschaften von Wasser drastisch. Deshalb können wir überhaupt erst Polybenzimidazole und Pyrronpolymere herstellen. Unter Normalbedingungen wär dies völlig unmöglich“, so die Chemikerin. Nachdem sich der Heizkessel wieder abkühlen konnte und der Druck abgenommen hat kann das gewünschte Produkt in Pulverform entnommen werden.

Gesundheitsschädliche Chemikalien

Bei der Herstellung dieser Kunststoffe werden für gewöhnlich verschiedene Lösungsmittel verwendet, die Mensch und Umwelt schaden können. Manche sind nachweislich krebserregend, andere schädigen die Atemwege oder beeinträchtigen die Fortpflanzungsfähigkeit des Menschen.

Die Chemiker*innen der TU Wien haben ihr umweltfreundlicheres Herstellungsverfahren bereits patentieren lassen. Eine Lizenzierung der Patente für Unternehmen steht noch nicht in Aussicht. Man sei aber für verschiedene Optionen offen, so die Leiterin der Forschungsgruppe für organische Hochleistungsmaterialien Miriam Unterlass.