Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Bayreuth hat ein Verfahren entwickelt, das neue Wege für die Herstellung nachhaltiger Kunststoffe eröffnet. Dabei wird gezielt das Molekül Carbonylsulfid in die Polymerstruktur eingebaut, wodurch ein kontrollierter Abbau der Materialien möglich wird.
Die Forschenden konnten mit ihrer Methode erstmals verschiedene schwefelhaltige Bausteine systematisch testen und bewerten. Die Ergebnisse zeigen, wie sich saubere, stabile und recyclingfähige Kunststoffe effizient herstellen lassen – ein wichtiger Schritt in Richtung ressourcenschonender Kunststoffverarbeitung.
Carbonylsulfid als Schlüsselbaustein für nachhaltige Polymere
Kunststoffe sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken, verursachen jedoch ein massives Müllproblem. Herkömmliche Kunststoffe sind schwer abbaubar, was die Notwendigkeit nachhaltiger Alternativen verstärkt. Ein Ansatz besteht darin, Schwefelatome in die Polymerketten zu integrieren. Diese erleichtern den Abbau, da die Bindungen zwischen Kohlenstoff und Schwefel unter milden Bedingungen gespalten werden können.
Die Herausforderung bestand bisher darin, geeignete Strategien zur Synthese dieser Materialien zu entwickeln. Genau hier setzt die aktuelle Studie an: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Bayreuth, der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und der Texas A&M University haben eine Methode etabliert, mit der verschiedene Schwefelverbindungen – sogenannte Bausteine – hinsichtlich ihrer Eignung für die Kunststoffherstellung untersucht werden können.
Herstellung stabiler Polymere mit geringem Katalysatoreinsatz
„Mit unserer Studie konnten wir eine Vorhersage-Regel aufstellen, die voraussagt, welche Schwefel-Bausteine perfekt aufgebaute und saubere Polymere ergeben und welche nicht“, erklärt Prof. Dr. Alex J. Plajer, Juniorprofessor für Makromolekulare Chemie an der Universität Bayreuth. Bisher mussten Bausteine und Reaktionsbedingungen individuell abgestimmt werden.
„Einen Bauplan, wie man unter einheitlichen Bedingungen nachhaltige Kunststoffe mit Schwefel herstellen kann, gab es bisher nicht“, so Plajer. Mit dem neuen Verfahren konnte Carbonylsulfid als besonders geeigneter Baustein identifiziert werden. Es reagiert zuverlässig, bildet gleichmäßige Polymerketten und benötigt nur geringe Mengen Katalysator. Unerwünschte Nebenprodukte entstehen kaum.
Perspektiven für Recycling und Materialentwicklung
„Mit unseren Ergebnissen legen wir den Grundstein für die Entwicklung neuer, nachhaltiger Materialien, die sich auf kontrollierte Weise abbauen lassen“, fasst Plajer zusammen. Die Erkenntnisse sind nicht nur für die Grundlagenforschung von Bedeutung, sondern könnten auch praktische Anwendungen im Bereich des Kunststoffrecyclings ermöglichen.
Gefördert wurde die Studie vom Verband der Chemischen Industrie, der Daimler und Benz Stiftung, der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Projektnr. 542928411) und der Robert A. Welch Foundation.
Originalpublikation: Bhargav R. Manjunatha, Mani Sengoden, Merlin R. Stühler, Robert Langer, Donald J. Darensbourg, Alex J. Plajer. Monomer-Dependent Selectivity in Sulfur-Containing Ring-Opening Copolymerisation: Bimetallic Catalysis for Predictive Design of Degradable Polymers. Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202508985
