Bald könnten Plastikgegenstände durch Materialien ersetzt werden, die von Bakterien mit einer neuartigen Technik hergestellt werden.
Jedes Jahr verschmutzen Millionen Tonnen Plastikmüll die Ozeane und setzen schädliche Substanzen wie Bisphenol A frei. Ein Forscherteam hat ein Verfahren entwickelt, das bakterielle Cellulose in ein Material umwandelt, das so widerstandsfähig wie manche Metalle, aber biologisch abbaubar ist. Das Schlüsselelement? Ein spezieller Bioreaktor, der die Bakterien dazu führt, perfekt ausgerichtete Fasern zu produzieren. Das Ergebnis: ein festes, flexibles, transparentes und umweltfreundliches Material, das in vielen Bereichen eine glaubwürdige Alternative zu Plastik bietet.
Ein innovativer Ansatz, um bakterielle Cellulose in feste und multifunktionale Materialien umzuwandeln.
Bildnachweis: Jorge Vidal/Rice University Herkömmliches Plastik stellt jedoch aufgrund seiner langsamen Zersetzung und der Freisetzung von Mikroplastik ein großes Umweltproblem dar. Um dies zu beheben, wenden sich Wissenschaftler natürlichen Alternativen zu. Bakterielle Cellulose, die von bestimmten Mikroorganismen produziert wird, zeichnet sich durch ihre Reinheit und Fülle aus. Bisher war ihre Verwendung jedoch durch die geringe mechanische Festigkeit eingeschränkt.
Die neue Methode, die von Forschern der Rice University und der University of Houston entwickelt wurde, ändert dies, indem sie die Ausrichtung der Fasern während des Wachstums kontrollieren kann. Diese Technik, die in der Zeitschrift
Nature Communications beschrieben wird, nutzt einen rotierenden Bioreaktor, um celluloseproduzierende Bakterien auszurichten. Die so gewonnenen Fasern sind deutlich fester als solche, die zufällig produziert werden.
Konkret lenkt der vom Team entwickelte rotierende Bioreaktor die Bewegung der Bakterien und zwingt ihre Cellulosefasern, sich in eine bestimmte Richtung auszurichten. Diese Kontrolle der Ausrichtung verbessert die mechanischen Eigenschaften des Materials erheblich. Laut M.A.S.R. Saadi, Erstautor der Studie, ermöglicht diese Methode die Herstellung eines Materials, das so widerstandsfähig wie manche Metalle ist, dabei aber flexibel, biegsam, transparent und umweltfreundlich bleibt. Auch die thermischen Eigenschaften werden verbessert, da es Wärme dreimal schneller ableitet als eine Kontrollprobe. Diese Leistung ebnet den Weg für Anwendungen im Wärmemanagement.
Darüber hinaus betonen die Forscher, dass ihr Ansatz skalierbar ist und in einem einzigen Schritt abläuft, was ihn für die industrielle Produktion geeignet macht. Zu den potenziellen Anwendungsbereichen gehören Strukturmaterialien, Wärmemanagementsysteme, Verpackungen, Textilien, grüne Elektronik und Energiespeicher. Laut Muhammad Maksud Rahman könnte diese Technologie allgegenwärtig werden und Plastik in vielen Industrien ersetzen, was zur Reduzierung der Verschmutzung beitragen würde.
Quelle: Nature Communications