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Materialforschung: Neues Material heilt sich selbst mit Kohlendioxid

Bei der Herstellung von Baustoffen wird normalerweise Kohlendioxid freigesetzt. US-Forscher haben ein Material entwickelt, das das Treibhausgas absorbiert - beim Aushärten, aber auch während seiner ganzen Einsatzdauer.

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Selbstheilendes Material: Chloroplasten aus Spinat
Selbstheilendes Material: Chloroplasten aus Spinat (Bild: MIT)

Wohin mit dem Kohlendioxid in der Luft? Eine Frage, mit der sich viele Forscher auseinandersetzen. Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein Material entwickelt, das das Gas aus der Atmosphäre zieht.

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Das Material, das das Team um den Chemiker Michael Strano entwickelt hat, ist ein Polymer, das in einer gelartigen Form vorliegt. Wenn es Kohlendioxid absorbiert, härtet es aus. Der Mechanismus ähnelt dem von Pflanzen, die das Gas aus der Atmosphäre aufnehmen und dann in ihr Gewebe einbauen.

Das Gel besteht aus einem Polymer aus Aminopropylmethacrylamid (APMA), Glukose, dem Enzym Glukose-Oxidase (GOD) sowie Chloroplasten. Die Chloroplasten sind die Organellen von Pflanzenzellen, die für die Photosynthese zuständig sind und dabei Kohlendioxid aus der Luft zur Produktion von Glukose nutzen.

Chloroplasten sollen ersetzt werden

Die Chloroplasten haben die Forscher aus Spinatblättern gewonnen. Das Problem ist jedoch, dass die Organellen es nicht mögen, aus der Pflanze entfernt zu werden, und nach einigen Stunden ihre Funktion einstellen. Die Forscher haben deshalb zunächst nach Wegen gesucht, um ihre Einsatzdauer zu verlängern. In Zukunft sollen die Chloroplasten jedoch durch nicht-biologische Katalysatoren ersetzt werden.

Die Forscher stellen sich vor, dass ihre Erfindung in Zukunft als Baumaterial verwendet werden könnte: Aus dem Material könnten Platten gefertigt werden, die dann zur Baustelle transportiert werden, wo sie durch das Sonnenlicht aushärten. Bis dahin sei aber noch einige Forschungsarbeit zu leisten.

Risse verschwinden von selbst

Eine andere Möglichkeit, die sich schneller umsetzen lassen soll, sind Beschichtungen. Vorteil des Materials ist, dass selbstheilend ist: Wenn die Oberfläche beschädigt wird, etwa Risse oder Kratzer bekommt, werden diese geschlossen, sobald das Material Licht ausgesetzt wird. Das kann das Sonnenlicht, aber auch künstliches Licht sein. Das Material absorbiert also dauerhaft Kohlendioxid.

"Das ist ein komplett neues Konzept in der Materialwissenschaft", sagt Strano. Materialien, die Kohlendioxid binden, seien bisher nur aus der Biologie bekannt. Ihre Ergebnisse, die die Forscher in der Fachzeitschrift Advanced Materials beschreiben, zeigten, dass Kohlendioxid auch nutzbringend eingesetzt werden könne. "Kohlenstoff ist überall. Die ganze Welt ist aus Kohlenstoff aufgebaut. Der Mensch besteht aus Kohlenstoff. Ein Material zu erschaffen, das auf den reichlich vorhandenen Kohlenstoff um uns herum zugreift, ist eine wichtige Chance für die Materialwissenschaft. In diesem Sinne geht bei unserer Arbeit nicht darum, Materialien herzustellen, die nur kohlenstoffneutral sind, sondern kohlenstoffnegativ sind."



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Eheran 15. Okt 2018 / Themenstart

-1 @chefin, schlecht gemacht. Und wie viele Argumente kommen? Keine. Wenn man die...

Aki-San 15. Okt 2018 / Themenstart

Auch Bäume altern und verlangsamen Ihren Stoffwechsel. ;) Alte Bäume wachsen kaum noch...

Aki-San 15. Okt 2018 / Themenstart

Und deswegen sind auch rund 10% der CO2 Emissionen aus der Nutzwirtschaft. (Wesentlich...

tg-- 12. Okt 2018 / Themenstart

Auf Beton trifft das auch zu. Es gibt einige Betonvarianten die CO2-negativ sind; bei...

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