In der gesamten Welt wird hitzig über die derzeitige Klimaerwärmung diskutiert. Daraus abgeleitet werden Forderungen nach einer „nachhaltigeren Nutzung“ der gegebenen Ressourcen und die Entwicklungen nach neuen, alternativen Verfahrensweisen. Nicht ohne Grund also schauen die gespannten Augen der Welt mit großen Erwartungen auf die Entwicklung der Biokunststoffe, welche ein immenses Potential besitzen. Auf den nächsten Seiten versuchen wir den Biokunststoff Chitosan vorzustellen um Ihnen so einen Einblick in seine Anwendungsgebiete, Vorteile sowie Nachteile zu gewähren.
Grüne Chemie
Die Grüne Chemie bezeichnet eine Art der Chemie in welcher versucht wird Umweltverschmutzung zu vermeiden, Energie zu sparen und Herstellungsprozesse so schonend wie möglich zu gestalten. Gleichzeitig sollen Gefahren für Mensch und Natur nachhaltig vermieden werden.
Zur Umsetzung dieser Ziele ist die Entwicklung, Erforschung und Nutzung neuer Techniken erforderlich. Paul Anastas von der amerikanischen „Environmental Protection Agency“(1) und John C. Warner entwickelten 12 Grundprinzipien der Grünen Chemie. Anhand dieser Regeln möchten wir die Herstellung und Verwendung des Chitosans untersuchen und aus den Ergebnissen eine Ökobilanz ziehen.
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Verschmutzung vermeiden: Chemische Synthesen bzw. Prozesse und Reaktoren so gestalten, dass Verschmutzungen und Verseuchungen vermieden werden.
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Sicherere chemische Produkte designen: Betonung von effektiven Produkten, die bei gleichem Nutzen weniger giftig sind als vergleichbare Materialien
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Die Herstellung von weniger gefährlichen Stoffen: die Erstellung und Nutzung von Substanzen, von denen keine Gefahr für Mensch und Umwelt ausgeht.
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Die intensive Nutzung erneuerbarer Rohstoffe.
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Nutzung von Katalysatoren anstelle von stöchiometrischen Reagenzien.
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Die Vermeidung unnötiger Zwischenstufen in chemischen Prozessen
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Die Maximierung der Atomeffizienz: Synthesen und Reaktionen so gestalten und nutzen, dass sie die maximale Ausbeute ermöglichen. Es sollten keine/wenige Atome der Ausgangsreagenzien übrig bleiben.
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Anwendung von sicheren Lösungsmitteln und Reaktionsbedingungen; wenn möglich Einsatz von Hilfsstoffen vermeiden.
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Die Erhöhung der Energieeffizenz: wenn möglich Durchführung von Reaktionen bei Raumtemperatur
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Die Herstellung von Chemikalien und Produkten, die nach der Nutzung natürlich abgebaut werden können, ohne der Umwelt zu schaden.
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Echtzeitüberwachung, Kontrolle und Steuerung aller Vorgänge, um Verschmutzung und Verunreinigungen und damit Verschwendung vorzubeugen.
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Das Risiko für Unfälle minimieren.
Chitosan wird durch eine chemische Reaktion aus dem in der Natur vorliegenden Rohstoff Chitin gewonnen. Chitin kommt in vielen verschiedener Insekten und ihren Panzern sowie auch in bestimmten Pilzen vor, Experten behaupten es wäre das nach Zellulose (Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände) am häufigsten vorkommende Polysaccharid der Erde. Auch in Hummer oder Krabbenschalen ist es in großen Mengen enthalten.
Da die Krabben meist schon vor dem Vertrieb „gepult“ d. h. von ihren Schalen getrennt werden enstehen gigantische Mengen Abfall. Besonders in asiatischen Schwellenländern in denen in den letzten Jahrzehnten große Zuwächse in der Krabbenzucht festgestellt wurden, stellen die gewaltigen Abfallberge ein Problem dar. Aber auch vor unser eigenen Haustür türmen sich die Müllberge. Im Jahre 2006 wurden 7.100 Tonnen Nordseekrabben² gefischt dies entspricht einem Krabbenschalengewicht von etwa 3.200 Tonnen. An dem Ausgangsstoff des Chitosans mangelt es also nicht, ein entscheidener Vorteil gegenüber den konventionellen Kunststoffen welche auf Erdöl-Basis hergestellt werden.
Das genau diese Art von Ressourcen in der Green Chemistry gefragt und gesucht werden macht der vierte Grundsatz deutlich:
"4. Die intensive Nutzung erneuerbarer Rohstoffe."
Chitosan ist wirtschaftlich interessant da es nicht an den Rohölpreis gebunden ist. Es schont fossile Brennstoffe und sein Ausgangsstoff ist nachwachsend, demnach wenn er schonend genutzt verbraucht wird, wird er auch in Zukunft in beinahe unbegrenzter Menge verfügbar sein.
Da Chitosan biologischer Natur ist, belastet es die Umwelt in vielen Bereichen weit weniger als konventionelle Werkstoffe und ist auch für Menschen ungiftig. Dies entspricht dem dritten Grundprinzip der Grünen Chemie:
"3. Die Herstellung von weniger gefährlichen Stoffen: die Erstellung und Nutzung von Substanzen, von denen keine Gefahr für Mensch und Umwelt ausgeht"
Fußnoten:
(1) Eine Organisation der USA, die zum Schutz der Umwelt 1970 von US-Präsidenten Nixon ins Leben gerufen wurde
Quellen:
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