Gehemmter Gasaustausch - Plasma-Reaktor macht PET-Flaschen steril und dicht
Einem Wissenschaftsteam der Ruhr-Universität Bochum ist es gelungen, Polyethylenterephthalat (PET)-Flaschen durch eine hauchdünne Beschichtung dichter, und durch eine weitere Behandlung gleichzeitig keimfrei zu machen. Das PET-Recycling ist davon wenig tangiert.
16.04.2006 Bis vor kurzem war es noch undenkbar, empfindliche Getränke wie vitaminhaltige Säfte in PET-Flaschen abzufüllen. "Das Problem lag in der unzureichenden Barriere des Werkstoffs PET gegenüber Gasen", erklärte Peter Awakowicz vom Lehrstuhl für Allgemeine Elektrotechnik und Plasmatechnik an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Ruhr-Universität Bochum. Der Wissenschaftler und sein Team haben einen speziellen Plasma-Reaktor entwickelt, mit dem eine Sterilisation auch ohne toxische Substanzen möglich ist. "Sauerstoff, der in die Flaschen eindrang, ließ Kohlensäure aus dem Getränk entweichen." Da viele Vitamine empfindlich gegenüber Sauerstoff sind, ist die Mindesthaltbarkeit der Getränke drastisch eingeschränkt. Die Hersteller versuchen bislang, die Barriereeigenschaften mit mehrlagigen Verbundkunststoffen mit Zwischenschichten zu verbessern. Doch diese Herstellung ist aufwändig und teuer.
Eine Alternative dazu ist eine Beschichtung mit einem Material, das den Gasaustausch hemmt. "Mit Hilfe eines Niederdruckplasmas haben wir die PET-Flaschen von innen mit Siliziumdioxid beschichtet", so der Forscher. "Die Flaschen erhalten eine hauchdünne Glasschicht in Nanometerstärke." Um diese aufzubringen, wurde Plasma-Reaktor entwickelt. Dieser ermöglicht es, innerhalb der Flasche ein Plasma zu zünden, in dem gezielt chemische Reaktionen ablaufen, die schließlich zur Innenbeschichtung der PET-Flasche führen. Solche Plasmen entstehen durch Energiezufuhr in Gasen. Diese sind durch einen bestimmten Umfang an ionisierten Komponenten - geladene Atome und Moleküle - gekennzeichnet. "Dabei haben wir sogar zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen", erklärt der Wissenschaftler. Wenn nämlich das Gas verändert wird, können diese Plasmen Keime abtöten. Den Forschern ist es gelungen, im Plasma-Reaktor innerhalb von wenigen Sekunden mehrere Millionen Keime abzutöten.
Die Abtötung von Bakterien mithilfe von Plasmen könnte herkömmliche Sterilisationsverfahren ersetzen, die aufgrund der verwendeten stark ätzenden und reizenden Chemikalien hohe Sicherheitsanforderungen an die Prozessanlage stellen, meint Awakowicz. Die Plasmasterilisation durch schnelle Ionisierung kommt ohne toxische Substanzen aus und ist bei Raumtemperatur möglich. Die Forscher wollen nun beide Verfahren zu einem Gesamtprozess zusammenführen, in dem die PET-Flaschen zuerst sterilisiert und anschließend beschichtet werden.
Das Recycling der neuen PET-Flaschen macht nach Angaben des Wissenschaftlers keinen Unterschied zu herkömmlichen Flaschen. "Die im 50-Nanometer-Bereich liegende Beschichtung aus Quarzglas ist unbedenklich", so der Forscher. Wasdie Kosten der Hightech-PET-Flaschen angeht, so sollen diese zwischen einem Zehntel und einem Fünfhundertstel Cent liegen.
Unternehmen, Behörden + Verbände: Ruhr-Universität Bochum, Pressetext Austria
Autorenhinweis: Wolfgang Weitlaner, Pressetext Austria, Martin Boeckh
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