Zitruskraft für bessere Polycarbonate

Spanische Forscher haben sich mit der Frage beschäftigt, wie sich Bisphenol A, etwa bei der Herstellung von Polycarbonaten, durch eine unbedenkliche natürliche Zutat ersetzen lässt. Sie sind auf eine Lösung gestoßen, die nur in einem Land gedeihen konnte, das bekannt ist für den Anbau von Zitrusfrüchten ...

Es gibt Anwendungen, die verlangen nicht nur dem Menschen einiges ab, sondern auch den eingesetzten Materialien. Kampfpiloten etwa, die mit Überschallgeschwindigkeit durch den Luftraum donnern, überschreiten häufig körperlich Leistungsgrenzen, an die kein "Otto-Normalo" je heranreicht. Ähnlich verhält es sich mit den Fenstern, durch die der Pilot in seinem Düsenjet schaut, sofern er nicht zum Blindflug ansetzt: Einfaches Glas würde unter dem Druck, der auf den Scheiben lastet, in Windeseile bersten. Nicht aber spezielle transparente Kunststoffscheiben aus Polycarbonat.

Polycarbonate sind Hochleistungswerkstoffe. CDs, DVDs und Blue-ray-Disketten werden aus Polycarbonat gefertigt, ebenso einbruchsichere Verglasung, Solarpaneelen, Schutzhelme, Visiere und vieles mehr – wenn zentrale Aspekte wie Sicherheit oder spezielle Lösungen gefragt sind, braucht es eben Werkstoffe mit Pfiff!

Nur kriegt man werkstoffliche Hochleistungsträger selten ohne den Einsatz von entsprechendem Know-how und einer ausgeklügelten Technik. Im Fall der Polycarbonate spielen zudem die Zutaten eine gewisse Rolle. 

Um Polycarbonate herstellen zu können, brauchte es Bisphenol A, das ist eine chemische Verbindung, die von einigen Ländern der Welt als gefährlich eingestuft wurde. Was der russische Chemiker Alexander Dianin zum Beispiel nicht wusste, als er Bisphenol A 1891 erstmals im Labor synthetisierte: Bishenol A hat nämlich, wie Untersuchungen ergaben, eine ähnliche Wirkung wie das weibliche Geschlechtshormon Östrogen.

Gelangt Bisphenol A also in die Umwelt, was sich nur in begrenztem Umfang vermeiden lässt, kann es sich anreichern und über den Nahrungs- und Wasserkreislauf in den menschlichen und tierischen Organismus gelangen. Dort angekommen, wäre Bisphenol A in der Lage, den Hormonhaushalt zu beeinflussen – mit möglicherweise fatalen Folgen für die Gesundheit. 

Wissenschaftler am Institut für chemische Forschung von Katalonien im spanischen Barcelona haben nun aber eine interessante Entdeckung gemacht. Sie sind überzeugt: Ja, man kann Bisphenol A durch eine natürliche, ungefährliche Substanz ersetzen.

Die Idee, sie konnte nur in einem der weltweit führenden Länder im Anbau von Zitrusfrüchte entstehen, sieht vor, Bisphenol A durch Limonen, das in Orangen und Zitronen enthalten ist, zu substituieren und damit nicht nur ein umweltfreundlicheres Polymer herzustellen, sondern auch eines, das – man höre und staune – über bessere thermische Eigenschaften verfügt als klassische Polycarbonate. Das haben die Wissenschaftler herausgefunden. 

Allerdings stehen sie ganz am Anfang ihrer Arbeit und viele Fragen sind noch nicht geklärt. Ungeachtet dessen sehen die Experten einer schrittweisen Substitution von Bisphenol A durch Limonen, das, am Rande bemerkt, in Reaktion mit Kohlendioxid (!) zu Polycarbonat umgewandelt wird, entgegen. Die Zukunft wird es bringen: Derzeit verhandeln die Wissenschaftler mit Partner aus der Wirtschaft über eine industrielle Herstellung von Limonen-Biomaterialien. GD

Nicole Kindermann, Àöex Cristòfòl undArjan W. Kleij, Access to Biorenewable Polycarbonates with unusual Glas-Transition Temperature (Tg) Maulation, ACS Catalysis 7 (2017) 3260-3863