Gäbe es keine Kunststoffe, müsste man sie erfinden

Ein Blick in die Vergangenheit

Jede neue Erkenntnis, These und Erfindung wird mit der wissenschaftlichen Community geteilt, kritisch beäugt und kontrovers diskutiert. So entstehen wieder neue Ideen, während andere verworfen werden. Gut, dass es den Buchdruck gibt. So macht sich das Wissen auf die beschwerliche Reise um die Welt. Bis alle auf dem aktuellen Stand sind, vergeht die Zeit. Grenzen für den technologischen Fortschritt setzen die verfügbaren Techniken, Materialien und Kommunikationskanäle. Die Rechenleistung ist begrenzt, die Vernetzung überschaubar. Wo Kunststoffe fehlen, gibt es weder Computer noch Internet und schon gar keine stabile Stromversorgung. Megatrends wie Digitalisierung, KI, Robotik, erneuerbare Energie und E-Mobilität sind Science-Fiction. Gäbe es keine Kunststoffe, müsste man sie erfinden.

Daten, Daten, Daten

Die modernen Natur-, Geistes- und Sozialwissenschaft sowie Medizin und Technik haben eines gemeinsam: Sie bauen auf großen Wissensbeständen auf. Mit anderen Worten: auf Daten. Was einst in Bibliotheken und Archiven lagerte und das auch heute noch macht, ist mittlerweile weitgehend digitalisiert und zugänglich. Beobachtungen, Experimente und Analysen sorgen unaufhörlich für neue Datensätze. Die Digitalisierung hat den globalen Wissenschaftsbetrieb revolutioniert. Open Science bringt mehr Transparenz und Tempo in die Forschung und Entwicklung. All das wäre ohne Computer unmöglich. Ob Rechenzentrum oder Laptop: Die Hardware besteht zu einem guten Teil aus Kunststoff. Das gilt genauso für elektronische Labor- und Messgeräte, Mikroskope, Spektrometer, Reaktoren, DNA-Chips und so weiter. Dank 3D-Druck können innovative Ideen schnell und günstig in Modelle und Prototypen umgewandelt und getestet werden.

Kunststoffe als Grundlage

Bevor neue Medikamente, Impfstoffe, Therapien, Materialien, Verfahren und Maschinen auf den Markt kommen, wird jahrelang geforscht, getestet und geprüft. Im Feld und im Labor erprobt die Wissenschaft, was möglich und wünschenswert ist. Sterilisierbare, leichte, flexible und vielseitige Kunststoffe schaffen die Grundlage für die Grundlagenforschung. Dazu kommt der Preisvorteil, der im finanziell umkämpften Universitätsbetrieb eine wichtige Rolle spielt. Manche Disziplinen wären ohne die Erfindung von Polymeren undenkbar, andere an ihren Grenzen. Problematische Aspekte wie Mikroplastik sind Gegenstand der Grundlagenforschung. So wird mit Mikroorganismen geforscht, die Kunststoffe zersetzen. Sollte die Anwendung dieser Enzyme im großen Stil gelingen, wäre das ein Meilenstein.

Teil der Lösung

Klimawandel und Umweltschutz fordern die Abkehr von fossilen Energiequellen. Sie werden mehr und mehr durch erneuerbare Energien abgelöst. Sonne, Wind und Wasser liefern dank moderner Technik Strom, der teilweise auch in Batterien gespeichert wird. Die nachhaltige Transformation hat Fahrt aufgenommen. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) wird bis 2030 etwa die Hälfte des weltweiten Stroms mit Photovoltaik, Windrad und Turbine erzeugt. Sie alle benötigen Komponenten aus Kunststoff. Ohne sie ist die Energiewende unmöglich. Wir wüssten auch nicht, wie es um den Planeten steht. Messstationen auf Bergen, in arktischen Regionen und im Meer werden von Bauteilen aus Kunststoff geschützt. Bei Expeditionen sorgt das Material für leichtes Gepäck, Hygiene, Lebensmittel- und Trinkwasserversorgung sowie den sicheren Transport von konservierten Proben.

Eines ist sicher: Kunststoffe haben den wissenschaftlichen Fortschritt der vergangenen 100 Jahre maßgeblich geprägt. Heute blickt die Forschung auch auf die Nachteile des Allzweck-Werkstoffs. Mit besseren chemischen Zusammensetzungen, optimiertem Produktdesign und effizienteren Recyclingtechnologien kann die Kreislaufwirtschaft der Zukunft gelingen.

Perspektivenwechsel: Externe Expertise

Wissenschaft und Technik haben sich mit der Erfindung von Kunststoffen verändert. Welche Rolle spiel(t)en diese für den technologischen Fortschritt?

Wir haben durch hochwertige Kunststoffe heute viel mehr Möglichkeiten. Sie haben in der Medizin für lebensverlängernde Maßnahmen gesorgt, begleiten uns als Helfer im Alltag und ermöglichen etwa auch körperlich beeinträchtigten Menschen Bewegung und Sport. All das ist nicht mehr wegzudenken. Gleichzeitig treiben Kunststoffe den technologischen Fortschritt voran. So ist die Entwicklung der Werkstoffe eng mit der Maschinentechnologie verknüpft, die die Kunststoffe verarbeitet. Heute können wir damit Material herstellen, das über einen langen Zeitraum seine Qualität bewahrt.

Wie beeinflussen Kunststoffe den wissenschaftlichen Betrieb und wo wäre das Forschen und Entwickeln ohne sie unmöglich?

Kunststoffe begleiten uns in der Forschung und Lehre täglich – in allen Fachbereichen. Wir nutzen Geräte aus Kunststoffen, bauen Hilfskonstruktionen und vieles mehr. Ich glaube, dass wir ohne sie nicht mehr auskommen. Der technologische Fortschritt hat zudem kleinere Geräte ermöglicht. Hochschulen bringen sich damit aktiv in die Pilotentwicklung ein und unterstützen so die Industrie. Bei Kunststoffen schließt sich hier der Kreis, da Universitäten in der Anfangszeit wesentlich in die Weiterentwicklung eingebunden waren.

Was können wir aus der Geschichte lernen?

Die Geschichte der Kunststoffe ist älter und vielfältiger als oft angenommen. Früher hat man vieles nicht verstanden und umso mehr probiert. Der kritische Blick zurück lohnt sich, weil manche Themen, mit denen sich die Industrie heute beschäftigt, schon einmal da waren. So wurde bereits früh über biobasierte Materialien und Rezyklate diskutiert. Im 19. Jahrhundert und Anfang des 20. Jahrhunderts gab es Versuche mit Abfallprodukten wie Sägespänen. Auch im Osten waren Langlebigkeit und Wiederverwertbarkeit wichtige Themen. Wenn wir die Forschung zu natürlichen Werkstoffen forcieren, dabei Ideen von früher wiederbeleben und die neuen technischen Möglichkeiten hinzuziehen, finden wir vielleicht neue Lösungen. Forschung könnte vieles leisten – wenn das Bewusstsein und die Mittel dafür da sind.

Kunststoffe wirken sich auf die Umwelt aus. Wie können die Probleme eingedämmt werden?

Der Mensch ist das Problem. Wir gehen unachtsam mit dem Material um. Wenn wir mehr Bewusstsein für den Wert hätten, würde weniger Granulat ins Meer gelangen, weniger Fischnetze würden zerfallen und weniger Folie im Acker verbleiben. Da sind nicht nur die Endverbraucher schuld. Die Industrie hat in den 1970er- und 1980er-Jahren Fehler gemacht, die sich bis heute negativ auf das Image auswirken. Sie hat zu viel aus Kunststoff hergestellt und die eingebaute Obsoleszenz eingeführt. Wenn Produkte alle paar Jahre ersetzt werden müssen, sinkt ihr Wert. Teilweise mangelt es auch beim Material an Qualität. Wir könnten heute Kunststoffe herstellen, die in Verwendung 50 bis 100 Jahre überdauern. Das muss man wollen. Dazu kommt die Kreislaufwirtschaft – und auch da müssen alle mitmachen und zu 100 Prozent auf Rezyklate setzen.