Ein Forschungsteam der North Carolina State University hat ein biologisch abbaubares Netz entwickelt, das mit Chitosan-Fasern beschichtet ist. Das Netz ist in der Lage, Mikroplastikpartikel unterschiedlicher Größenordnungen aus dem Wasser zu filtern. Das soll sowohl in Süßwasser als auch in Salzwasser funktionieren.

Beobachtungen auf dem Meer haben gezeigt, dass dort natürlich vorkommende schwimmende Seegrasmatten mit Neptunbällen, verknäulte Seegrasbälle, umweltbelastendes Mikroplastik aus dem Meer fischen können. Das Seegras ist strukturell so aufgestellt, dass es Mikroplastik von millimetergroßen Stücken bis hin zu kleinsten Partikeln einfangen kann.

Die Wissenschaftler ließen sich davon inspirieren und entwickelten eine künstliche Version in Form eines Netzes, wie sie in der Studie „Artificial Neptune balls: Superadhesive biomimetic networks for broad-size microplastics capture and removal“ schreiben, die in Science Advances erschienen ist. Die Forscher der North Carolina State University bildeten dazu die verflochtene Struktur der Neptunbälle mit nachhaltigen Biopolymeren nach.

Biologisch abbaubares Netz mit Nanofaser-Beschichtung

Konkret erstellten sie ein Netz aus Alginat, einem Kohlenhydratpolymer, das aus Seetang gewonnen wird. Die Struktur von Alginat ist hochporös, bietet dadurch eine große Fläche. Diese beschichteten die Wissenschaftler mit extrem feinen Chitosan-Fasern, die aus dendritischen Kolloiden bestehen. Diese Fasern verzweigen sich in immer feinere Äste bis hin zu einer büschelartigen Krone aus Nanofasern. Chitosan wird aus den Panzern von Krebstieren gewonnen.

Die Kombination aus Alginat und Chitosan-Fasern führt zu einem flauschigen Netz, das es den weichen dendrischen Kolloiden erlaubt, an fast jeder Oberfläche anzuhaften. Das führt dazu, dass mit dem Netz Mikroplastik-Partikel nahezu jeder Größe aus dem Wasser abgefischt werden können. Evaluationen des Netzes im Labor als auch im Freiwasser zeigten, dass damit Mikroplastik in einer Größenordnung von 5 mm bis 5 nm eingefangen werden kann. Das klappte in den Versuchen in Süßwasser und Salzwasser gleichermaßen.

Die Forscher sind der Ansicht, dass sich mit dem Alginat-Chitosan-Netz nicht nur Mikroplastikpartikel einfangen lassen können. Die Netze, so die Forscher, könnten inklusive der eingefangenen Plastikpartikel durch mikrobiellen Abbau recycelt werden. Teilweise sei es möglich, die Rohstoffe der Netze für neue Reinigungsnetze wiederzuverwenden. Die natürlich vorkommenden Materialien seien allerdings ohnehin vergleichsweise kostengünstig.

(olb)