Umwelt 21.03.2023, 12:50 Uhr

Forschende haben biologisch abbaubares Glas entwickelt

Chemiker*innen haben ein Glas entwickelt, das nicht nur transparent und stabil ist, sondern auch in der Natur oder im Körper abgebaut werden kann. Steht den umweltfreundlicheren Gläsern nun nichts mehr im Wege?

Glas

Symbolbild: Im Alltag begegnet uns Glas in zahlreichen Ausführungen. Jetzt wurde auch ein biologisch abbaubares Glas entwickelt.

Foto: PantherMedia / magann

In unserem Alltag ist Glas allgegenwärtig, handelt es sich um ein schlichtes Trinkglas, eine Fensterscheibe oder eine Brille. Es ist aber dringend nötig, biologisch abbaubare und biorecyclbare Gläser zu entwickeln. Also Gläser, die eine minimale Umweltbelastung aufweisen und nicht zuletzt einer kreislauforientierten Materialwirtschaft beitragen.

Das Glas besteht aus Quarzsand, Acryl oder auch Metallen und zeichnet sich durch Stabilität und optische Klarheit aus. Doch herkömmliche Gläser aus Quarzsand, Metallen oder Acryl sind wegen ihrer schlechten biologischen Abbaubarkeit nicht unbedingt umweltfreundlich. Gläser aus Biomolekülen wie Peptiden und Proteinen könnten eine Lösung sein, aber sie waren bisher aufgrund ihrer mangelnden Hitzebeständigkeit für die Glasherstellung ungeeignet.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadt Stuttgart-Firmenlogo
Projektleiter*in Architektur für öffentliche Bauten (m/w/d) Stadt Stuttgart
Stuttgart Zum Job 
Campana & Schott-Firmenlogo
Technologiebegeisterte Absolventen (w/m/d) für den Einstieg im Consulting Campana & Schott
Frankfurt, Berlin, Hamburg, Köln, München, Stuttgart Zum Job 
Campana & Schott-Firmenlogo
Consultant Projektmanagement (w/m/d) für Infrastrukturprojekte Campana & Schott
Frankfurt, Berlin, Hamburg, Köln, München, Stuttgart Zum Job 
Technische Universität Graz-Firmenlogo
Universitätsprofessur für High-Performance Large-Engine Systems (m/w/d) Technische Universität Graz
Graz (Österreich) Zum Job 
Holzer Firmengruppe-Firmenlogo
System Ingenieur (m/w/d) Holzer Firmengruppe
Rutesheim, Weissach Zum Job 
WESGO Ceramics GmbH-Firmenlogo
Lean Manager (m/w/d) WESGO Ceramics GmbH
Erlangen Zum Job 
Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW-Firmenlogo
Research Associate Polymer Chemistry (m/f/d) Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW
Windisch (Schweiz) Zum Job 
Delphin Technology AG-Firmenlogo
Technical Sales Manager (m/w/d) Delphin Technology AG
Bergisch Gladbach Zum Job 
Koehler Paper SE-Firmenlogo
Ingenieur Prozesstechnologie (m/w/d) Koehler Paper SE
BAUER GasTec GmbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/d) für Wasserstoffverdichter BAUER GasTec GmbH
München Zum Job 
TIG Automation GmbH-Firmenlogo
Betriebswirt / Wirtschaftsingenieur (m/w/d) Unternehmensabläufe & Strategie TIG Automation GmbH
Hamburg Zum Job 
SFS Group Germany GmbH-Firmenlogo
Techniker / Anwendungstechniker im Innendienst (m/w/d) SFS Group Germany GmbH
Oberursel Zum Job 
Allbau Managementgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauprojektleitung (m/w/d) "Technische Projekte" Allbau Managementgesellschaft mbH
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Vorstandsreferent:in (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
VEM motors GmbH-Firmenlogo
Konstrukteur (m/w/d) VEM motors GmbH
Wernigerode Zum Job 
Leipziger Wohnungs- und Baugesellschaft mbH-Firmenlogo
Projektleiter Haustechnik (w/m/d) Fachingenieur Heizung / Lüftung / Sanitär (w/m/d) Schwerpunkt Trinkwasserhygiene Leipziger Wohnungs- und Baugesellschaft mbH
Leipzig Zum Job 
Leipziger Wohnungs- und Baugesellschaft mbH-Firmenlogo
Projektleiter Haustechnik (w/m/d) Fachingenieur Heizung/Lüftung/Sanitär Leipziger Wohnungs- und Baugesellschaft mbH
Leipzig Zum Job 
BG ETEM-Firmenlogo
Dozenten/-innen (m/w/d) BG ETEM
Bad Münstereifel Zum Job 
mdexx Magnetronic Devices GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur im Bereich Mittelfrequenzanwendung (m/w/d) mdexx Magnetronic Devices GmbH
Nikola Iveco Europe GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Bordnetzentwicklung und -freigabe Batterie- und Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge Nikola Iveco Europe GmbH

Material für temporäre orthopädische Implantate

Nun haben Forschende ein neues biomolekulares Glas aus Aminosäuren und Peptiden entwickelt, ein Glas, das alles ändern kann. Es weist vergleichbare mechanische, optische und chemische Eigenschaften wie herkömmliches Glas auf und kann außerdem in der Natur und im Körper schnell abgebaut werden. Von daher eignet es sich beispielsweise als Material für temporäre orthopädische Implantate.

Wie wird biologisch abbaubares Glas hergestellt?

Die Chemiker haben das bioabbaubare Glas durch eine chemische Modifikation von Aminosäuren und Peptiden entwickelt. Das Glas ist trotz seiner amorphen Struktur transparent und stabil. Das neue Glas wird aus Aminosäuren und Peptiden als Ausgangsstoffen hergestellt, die chemisch modifiziert wurden, um ihre Hitzebeständigkeit zu erhöhen. Dabei wurden stabilisierende „Schutzgruppen“ wie Acetylgruppen (-C(O)CH3), Benzyloxycarbonylgruppen (C8H7O2) oder 9-Fluorenylmethyloxycarbonylgruppen (Fmoc) zu den Biomolekülen hinzugefügt.
Dadurch ist es möglich, sie zu schmelzen, ohne dass sie denaturieren. Das Team um Ruirui Xing konnte durch eine genaue Kontrolle der Erwärmungs- und Abkühlungsraten die Flüssigkeit zu Glas abschrecken, ohne dass es zu einer Kristallisation kam. Das Ergebnis war ein klarer, amorph strukturierter Feststoff, der in seinen mechanischen Eigenschaften dem mineralischen Glas sehr ähnlich war. Xing und sein Team berichten, dass einige der Biogläser sogar weniger zerbrechlich waren als Acrylglas oder einige metallische Gläser.

Biokompatibel, kompostierbar, biologisch abbaubar und biorecycelbar

Im Gegensatz zu anorganischen Gläsern oder Plexiglas kann dieses biomolekulare Glas auf dem Kompost zersetzt werden und – was noch wichtiger ist – wird auch vom Körper ohne negative Auswirkungen abgebaut, wie in der Fachzeitschrift „Science Advances“ beschrieben.
Xing und seine Kollegen betonen, dass ihr Glasmaterial einen wichtigen Schritt hin zur Entwicklung umweltfreundlicher Gläser aus biologischen Ausgangsstoffen darstellt. Sie zeigen durch ihre In-vitro- und In-vivo-Experimente, dass diese biomolekularen Gläser biokompatibel, kompostierbar, biologisch abbaubar und biorecycelbar sind. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten, nützliche Materialien und die biologische Welt miteinander in Einklang zu bringen. Schließlich kann das neuartige Glas überall verwendet werden und wäre auf jeden Fall eine umweltfreundlichere Alternative zu herkömmlichen Gläsern.

Biologisch abbaubares Glas muss weiterentwickelt werden

Die Forschenden arbeiten nun daran, diese biomolekularen Gläser weiterzuentwickeln und sie auch in größerem Maßstab herstellbar und einsetzfähig zu machen. Schließlich handelt es sich bisher um einen Prototyp, das biomolekulare Glas sei nach Angaben der Forschenden noch im Laborstadium. Bis zur kommerziellen Verwendung in großem Maßstab ist demzufolge noch ein langer Weg.

 

Ein Beitrag von:

  • Alexandra Ilina

    Content-Managerin beim VDI-Verlag. Nach einem Journalistik-Studium an der TU-Dortmund und Volontariat ist sie seit mehreren Jahren als Social Media Managerin, Redakteurin und Buchautorin unterwegs.  Sie schreibt über Karriere und Technik.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.