Alternative für die Umwelt: MIT entwickelt abbaubares Mikroplastik
Forschende des Massachusetts Institute of Technology (MIT) sind im Kampf gegen die globale Plastikverschmutzung einen großen Schritt weiter: Ein biologisch abbaubares Material, das sich in harmlose Bestandteile zersetzt, könnte künftig Mikroplastik in Kosmetik- und Reinigungsprodukten ersetzen. Die Entwicklung verspricht zudem neue Möglichkeiten in der weltweiten Bekämpfung von Mangelernährung.
Mikroplastik ist ein weltweites Umweltproblem.
Foto: PantherMedia / vershinin.photo
Mikroplastik hat sich zu einem der drängendsten Umweltprobleme unserer Zeit entwickelt. Während ein erheblicher Teil dieser Verschmutzung durch den Abrieb von Autoreifen und synthetischer Kleidung entsteht, tragen auch winzige Kunststoffkügelchen in Kosmetik- und Reinigungsprodukten maßgeblich zur Belastung bei. Das Forscherteam des MIT hat nun eine Alternative entwickelt, die sich vollständig in harmlose Zucker und Aminosäuren zersetzt. Ana Jaklenec vom Koch Institute for Integrative Cancer Research: „Eine Möglichkeit, das Problem des Mikroplastiks zu entschärfen, besteht darin herauszufinden, wie die bestehende Verschmutzung beseitigt werden kann. Genauso wichtig ist es jedoch, nach vorne zu schauen und sich auf die Entwicklung von Materialien zu konzentrieren, die erst gar keine Mikroplastike erzeugen.“
Die Technologie eröffnet neue Perspektiven im Bereich der globalen Ernährungssicherheit. Die entwickelten Partikel eignen sich hervorragend zur Einkapselung essenzieller Nährstoffe wie Vitamin A, D, E und C sowie wichtiger Mineralstoffe wie Zink und Eisen. Die Neuerung könnte einen entscheidenden Beitrag zur Bekämpfung von Mangelernährung leisten, von der weltweit etwa zwei Milliarden Menschen betroffen sind. Die Forschungsergebnisse, die kürzlich in Nature Chemical Engineering veröffentlicht wurden, stammen von einem Team unter der Leitung von Ana Jaklenec und Robert Langer.
Der lange Weg zur Mikroplastik-Alternative
Verschärfte EU-Regularien haben die Entwicklung des neuen Materials beschleunigt. Nach dem Verbot eines früheren Materials namens BMC, das als Mikroplastik eingestuft wurde, konzentrierte sich das Forscherteam auf eine vielversprechende Alternative: die Poly(beta-aminoester)-Polymere. Diese Materialklasse zeichnet sich durch ihre vollständige biologische Abbaubarkeit aus und ermöglicht eine präzise Anpassung wichtiger Eigenschaften wie Wasserfestigkeit, mechanische Stabilität und pH-Empfindlichkeit. In einem aufwendigen Auswahlprozess testete das Team fünf verschiedene Materialkandidaten, bis sie die optimale Zusammensetzung für mikroplastische Anwendungen identifiziert hatten.
Die Resultate der Tests waren vielversprechend: Die neu entwickelten Partikel konnten verschiedene Vitamine und Mineralstoffe sehr gut konservieren. Selbst unter extremen Bedingungen wie zweistündigem Kochen blieben die eingekapselten Nährstoffe vollständig erhalten. Bemerkenswert war auch die Langzeitstabilität: Nach sechsmonatiger Lagerung unter hoher Temperatur und Luftfeuchtigkeit waren noch über 50 Prozent der eingekapselten Vitamine intakt. In praktischen Versuchen mit Brühwürfeln, einem wichtigen Grundnahrungsmittel in afrikanischen Ländern, zeigten die Nährstoffe eine große Stabilität selbst nach längerer Kochzeit.
Neue Mikroplastik-Technologie überzeugt
Laborversuche bestätigten die Unbedenklichkeit des neuen Materials: Intensive Tests an kultivierten menschlichen Darmzellen zeigten keinerlei schädliche Auswirkungen bei den für die Lebensmittelanreicherung vorgesehenen Dosierungen. Parallel dazu untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Reinigungswirkung der Partikel in Kosmetikprodukten. Die Ergebnisse übertrafen ihre Erwartungen. In Kombination mit Seifenschaum entfernten die neuen Partikel hartnäckige Verschmutzungen wie Permanentmarker und wasserfesten Eyeliner deutlich effektiver als herkömmliche Produkte mit Polyethylen-Mikroperlen. Zusätzlich entdeckten die Forschenden eine überraschende Eigenschaft: Die biologisch abbaubaren Partikel konnten potenziell toxische Elemente wie Schwermetalle besser absorbieren.
Die Zukunftsaussichten für die neue Technologie sind vielversprechend. In einer Kooperation mit dem Kosmetikunternehmen Estée Lauder laufen bereits weitere Tests zur Anwendung der Mikrokügelchen in Reinigungsprodukten. Noch in diesem Jahr sollen erste klinische Versuche am Menschen starten. Parallel dazu bereitet das Forscherteam umfangreiche Dokumentationen für die US-amerikanische Food and Drug Administration vor, um eine GRAS-Klassifizierung (Generally Recognized As Safe) zu erhalten. Auch groß angelegte klinische Studien mit angereicherten Lebensmitteln sind in Planung.
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