Tütenkunststoff wird zum Hochleistungskleber

Ein Plastikbeutel mit Zipverschluss, eine Plastikflasche und ein Laborröhrchen: An diesen drei Abfällen hat ein Team der ETH Zürich geprüft, ob sein neues Verfahren auch mit gebrauchtem Kunststoff funktioniert. Es funktionierte, kaum schlechter als mit Kunststoff in Laborqualität. Das erste Produkt, das die Forschenden mit dem Verfahren entwickelt haben, ist ein Klebstoff, der Metall, Holz und Glas so fest verbindet, dass er handelsübliche Schmelzklebstoffe im Labortest weit hinter sich ließ.

Der Kunststoff, mit dem Recycling wenig anfangen kann Polyethylen und Polypropylen sind die Arbeitstiere unter den Kunststoffen. Aus ihnen bestehen Tüten, Folien, Flaschen und viele Verpackungen. Laut ETH machen diese sogenannten Polyolefine etwa die Hälfte des Plastikverbrauchs aus. Weltweit werden jedes Jahr rund 450 Millionen Tonnen Kunststoff hergestellt, das meiste davon wird nur einmal benutzt und landet danach in der Verbrennung oder auf der Deponie.

Gerade diese Kunststoffe lassen sich schlecht hochwertig recyceln. Werden sie eingeschmolzen, leidet die Qualität: Farbstoffe machen das Recyclat dunkel, die Hitze setzt dem Material zu. Heraus kommen einfache Dinge wie Pflanzenkübel oder Bodenplatten. Die langen Ketten gezielt in ihre Bausteine zu zerlegen, gelingt bei Polyolefinen bisher nicht, weil sie nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen und keine Stellen haben, an denen man chemisch sauber ansetzen könnte. Bleibt die Pyrolyse, ein energieaufwendiges Verfahren, das die Ketten bei großer Hitze zufällig zerbricht.

Neue Seitenäste statt Zerlegen Das Team um den Polymerchemiker Tae-Lim Choi, Professor an der ETH Zürich, geht deshalb den umgekehrten Weg: Es zerlegt die Kunststoffketten nicht, sondern hängt ihnen neue an. Chemiker nennen das Pfropfen, nach dem Vorbild aus dem Gartenbau, wo ein Zweig auf einen anderen Baum gesetzt wird. Das Grundgerüst bleibt erhalten, die neuen Seitenketten bringen zusätzliche Eigenschaften mit. Entwickelt hat die Methode vor allem Hongsik Kim, Senior Scientist in Chois Gruppe. Die Studie erschien Ende März 2026 im Journal of the American Chemical Society, Anfang November 2026 berichtete die ETH ausführlich darüber.

Der Ablauf: Der Plastikabfall wird in einem chlorhaltigen Lösungsmittel gelöst, in der Studie war das 1,2-Dichlorbenzol. Violettes Licht mit einer Wellenlänge von 390 Nanometern, gerade noch im für uns sichtbaren Bereich, setzt aus dem Lösungsmittel Chlor-Radikale frei. Diese reißen einzelne Wasserstoffatome aus den Kunststoffketten heraus. An den frei gewordenen Stellen wachsen anschließend neue Seitenketten aus zugegebenen Bausteinen, den Monomeren. Alles geschieht in einem einzigen Schritt und ohne Katalysator. Wie viele Andockstellen entstehen, lässt sich über den Chlorgehalt des Lösungsmittels und die Wellenlänge des Lichts steuern.

Auf die Idee mit dem Chlor kam Choi im Austausch mit Athina Anastasaki, Professorin für nachhaltige Polymere an der ETH. Ihre Gruppe hatte ein ähnliches Prinzip zuvor genutzt, um Acrylglas zu recyceln.

Fester als handelsübliche Schmelzkleber Für die Klebetests nutzte das Team gepfropftes Polyethylen von der Sorte, aus der auch Tüten bestehen. Die Abfallproben vom Anfang wurden in der Studie nur beim Anhängen der Seitenketten geprüft, nicht im Belastungstest. Dafür verklebte das Team kleine Prüfplatten und zog sie gegeneinander auseinander. Auf Aluminium erreichte die beste Variante eine Scherfestigkeit von bis zu 13,4 Megapascal. Zwei handelsübliche Schmelzklebstoffe, die zum Vergleich mitgeprüft wurden, kamen auf rund 1,6 und 2,6 Megapascal. Auch auf Kupfer, Edelstahl und Holz hielt der neue Kleber gut, mit Werten zwischen 8,8 und 10,9 Megapascal. Bei Glas gab gar nicht die Klebestelle nach: Die gläsernen Objektträger zerbrachen vorher.

Wie viel das ist, zeigte ein kleiner Versuch. 13 Milligramm des Klebstoffs, eine kleine runde Scheibe, verbanden zwei Aluminiumplatten, an denen eine 20 Kilogramm schwere Kettlebell angehoben wurde. Ein zweites, gleich angelegtes Probestück trug sogar den Erstautor selbst, rund 80 Kilogramm schwer, beim Hängen und bei Klimmzügen.

Symbolbild: Zwei Aluminiumstreifen sind mit einer dünnen, klaren Klebeschicht verbunden, daneben liegen Kunststoffkügelchen und ein Stück Folie auf der Werkbank. (Foto: © Innoo Good News Fotografie mit KI optimiert) Kurz erklärt: Scherfestigkeit Die Scherfestigkeit gibt an, wie viel Kraft je Fläche eine Klebung aushält, wenn man die beiden verklebten Teile seitlich gegeneinander verschiebt. Gemessen wird sie in Megapascal. Ein Megapascal entspricht ungefähr dem Gewicht von zehn Kilogramm, das auf einem Quadratzentimeter lastet.

Was noch offen ist Noch ist das Verfahren Laborchemie. Der größte Ansatz in der Studie umfasste rund zehn Gramm Kunststoff. Beim Tütenkunststoff lief die Reaktion sechs Stunden lang bei 90 Grad Celsius, bei Flaschenkunststoff und Polypropylen bei 120 Grad. Laut ETH sind weder teure Spezialreagenzien noch hohe Prozesstemperaturen nötig – im Vergleich zur Pyrolyse, die mit mehreren hundert Grad arbeitet, sind das moderate Werte. Für die Klebetests wurden die Proben allerdings eine Stunde lang bei 190 Grad ausgehärtet. Und das Lösungsmittel ist eine chlorhaltige Chemikalie: Wie es im großen Maßstab zurückgewonnen werden kann und wie viel Energie das Verfahren insgesamt braucht, beantwortet die Studie nicht.

Auch das Material selbst verändert sich: Die Seitenketten, die den Kleber so fest machen, machen den Kunststoff zugleich steifer, aber weniger dehnbar, wie die Forschenden beschreiben. Andere Varianten blieben gut dehnbar. Choi selbst nennt den Klebstoff laut ETH ein Produkt der ersten Generation.

Vom Kleber zur besseren Verpackung Auf Kleber ist die Methode nicht festgelegt. Je nachdem, welche Bausteine man anhängt, lassen sich andere Eigenschaften einbauen, etwa Gruppen, die anders mit Wasser umgehen, Säuren oder Basen. In der Studie probierte das Team mehr als ein Dutzend verschiedener Bausteine aus.

Die ETH hat das Verfahren patentiert und für ihren Spark Award nominiert, der am 26. November 2026 vergeben wird. Seit das Patent veröffentlicht ist, haben sich laut ETH viele Unternehmen gemeldet. Mit einem Industriepartner arbeitet das Team an Lebensmittelverpackungen aus Polyolefinen, die wasserdicht sind und Sauerstoff abhalten, damit Tiefgekühltes weniger oxidiert. Und der Kleber könnte dem Recycling selbst helfen: Als Bindemittel könnte er minderwertiges Recyclat zu einem stabileren, höherwertigen Werkstoff verbinden.

Ob aus ausgedienten Tüten einmal Industriekleber im großen Stil wird, entscheidet sich erst jenseits des Labors. Die Chemie dahinter zeigt aber schon jetzt, dass sich ein Kunststoff, der bisher meist verbrannt, deponiert oder heruntergestuft wird, auch aufwerten lässt.