Forscher der Universität Cambridge haben ein nachhaltiges Material auf Basis von Pflanzenproteinen entwickelt. Es wird von dem Start-up Xampla vermarktet, könnte Einwegkunststoffe in Konsumgütern ersetzen und ist der Spinnenseide ähnlich. Die ersten Anwendungen sind in der Erprobungsphase und sollen nächstes Jahr auf den Markt kommen.
Der Seidenfaden der Spinne ist eine einzigartige Naturfaser, extrem reißfest und elastisch zugleich. Forschern der Universität Cambridge ist es jetzt gelungen, die Strukturen der Spinnenseide mithilfe von Sojaproteinen nachzubilden und eine Polymerfolie zu entwickeln, die die Eigenschaften des Spinnenfadens nachahmt.
„Da alle Proteine aus Polypeptidketten bestehen, können wir unter den richtigen Bedingungen dafür sorgen, dass sich pflanzliche Proteine genau wie Spinnenseide selbst zusammensetzen.“ Professor Tuomas Knowles, Forschungsleiter, Universität Cambridge
Der Wissenschaftler vom Yusuf Hamied Department of Chemistry in Cambridge beschäftigt sich seit vielen Jahren mit dem Verhalten von Proteinen. Dabei konzentriert sich seine Forschung vor allem auf die Frage, was passiert, wenn sich Proteine falsch falten oder sich „daneben benehmen“, und wie dies mit Gesundheit und menschlichen Krankheiten zusammenhängt. „Normalerweise untersuchen wir, wie funktionelle Proteininteraktionen uns gesund erhalten und wie irreguläre Interaktionen an der Alzheimerkrankheit beteiligt sind“, sagt Knowles. „Es war daher eine Überraschung, mit unserer Forschung auch ein großes Nachhaltigkeitsproblem angehen zu können.“
Die ersten Folienverpackungen für Spülmaschinentabs sind in der Erprobungsphase. (Bild: Xampla)
Xampla bringt Plastikalternativen zur Marktreife
Das neue Material sei ebenso beständig wie viele heute gebräuchliche Kunststoffe und könne Plastik in vielen gängigen Haushaltsprodukten ersetzen. Für die Weiterentwicklung und Vermarktung des neuen Materials wurde Xampla als Spin-off der Universität Cambridge gegründet. Das junge Unternehmen will Alternativen zu Einwegplastik und Mikroplastik zur Marktreife bringen und testet gerade die ersten nachhaltigen Folienverpackungen für Spülmaschinentabs.
„Wir befinden uns derzeit in der Erprobungsphase, um im nächsten Jahr auf den Markt zu kommen. Das Material wird als Drop-in-Lösung für bestehende Foliengießanlagen entwickelt.“ Simon Hombersley, CEO von Xampla
Spinnenseide ohne Spinne
Dr. Marc Rodriguez Garcia, früher Postdoktorand in Knowles’ Gruppe und heute Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung bei Xampla, erläutert den Weg von der Forschung zum marktfähigen Produkt. „Im Rahmen unserer Proteinforschung haben wir uns auch dafür interessiert, warum Materialien wie Spinnenseide so stark sind, obwohl sie so schwache molekulare Bindungen aufweisen.“ Pflanzenproteine seien zudem reichlich vorhanden und können als Nebenprodukte der Lebensmittelindustrie nachhaltig gewonnen werden.
„Andere Forscher haben direkt mit Seidenmaterialien als Kunststoffersatz gearbeitet, aber es handelt sich dann immer noch um ein tierisches Produkt. In gewisser Weise haben wir eine ‚vegane Spinnenseide‘ entwickelt, denn wir haben das gleiche Material ohne die Spinne geschaffen.“ Dr. Marc Rodriguez Garcia, Leiter Forschungs- und Entwicklungsabteilung Xampla
Die ‚vegane Spinnenseide‘ ahmt also die Eigenschaften der Seide auf der molekularen Ebene nach. Das Ergebnis: eine kunststoffähnliche, stabile Folie, die sich in industriellem Maßstab produzieren lässt. Sie ähnelt nach Angaben der Wissenschaftler technischen Hochleistungskunststoffen, etwa Polyethylen niedriger Dichte (LDPE). Das Material weise zudem hervorragende Sauerstoff- und Fettbarriereeigenschaften auf, die Barriere gegenüber Feuchtigkeit entspreche der herkömmlicher Biokunststoffe.
Die neue Polymerfolie aus Pflanzenproteinen ahmt die Eigenschaften des Spinnenfadens nach. (Bild: Xampla) Das neue Material ist heimkompostierbar und kann eingefärbt werden. Zudem testen die Forscher auch seine Eignung zur Herstellung wasserfester Beschichtungen.
Xampla-CEO Simon Hombersley: „In den nächsten Jahren wird sich herauskristallisieren, wer im Bereich der Kunststoffalternativen die Nase vorn hat. Wir wollen mit Xampla zu diesen Gewinnern gehören und Kunden in allen Verpackungsanwendungen bedienen.“
Erschienen in packaging journal 7/2021
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