Katalin Barta, Professorin an der Universität Graz, hat heuer den Forschungspreis des Landes Steiermark erhalten. Gemeinsam mit ihren Mitarbeitenden entwickelte sie eine langlebige und stabile, zugleich aber vollständig recycelbare Alternative, die erdölbasierte Kunststoffe mit praktisch nicht zerlegbarer innerer Struktur ersetzen kann. Parallel dazu gründete das Team mit Unterstützung des Europäischen Innovationsrats ein eigenes Start-up und will auch in der Kosmetikindustrie verwendete petrochemische Stoffe durch grüne Alternativen ersetzen.
„Ich glaube, du hast in letzter Zeit einfach zu viel gearbeitet und bist müde – wahrscheinlich hast du vergessen, die Substanz ins Fläschchen zu geben. Mach den Versuch einfach noch einmal“, sagte Katalin Barta, Chemieprofessorin an der Universität Graz, lachend zu ihrem aufgeregten Doktoranden. Sie leitet unter dem Namen Barta Group ihre eigene Forschungsgruppe an der Universität und ist Gewinnerin zahlreicher bedeutender Forschungsförderungen und Auszeichnungen.
Der Doktorand Xianyuan Wu kehrte eine Woche später noch aufgeregter zu seiner Betreuerin zurück und berichtete, dass die Substanz abermals aus dem Fläschchen „verschwunden“ sei. Obwohl beiden klar war, dass dieses unerwartete Ergebnis eine große wissenschaftliche Entdeckung bedeuten könnte, waren weitere zwei Jahre intensiver Arbeit nötig, um wirklich zu verstehen, was dem Prozess zugrunde liegt, und ihn richtig einordnen zu können. Der Rest ist heute bereits Geschichte: Der Artikel mit den Ergebnissen wurde 2024 in der renommierten Fachzeitschrift Science veröffentlicht; Xianyuan Wu wurde zunächst Postdoc am MIT in den USA und erhielt später eine Stelle an einer der führenden Universitäten Chinas, und Katalin Barta wurde heuer mit dem Forschungspreis des Landes Steiermark ausgezeichnet.
Doch worin bestand eigentlich das Problem, zu dessen Lösung diese unerwartete Beobachtung den ersten Schritt darstellte? „Eine der wichtigsten wissenschaftlichen und industriellen Entwicklungen des vergangenen Jahrhunderts war die Herstellung langlebiger Kunststoffe, die zwar aus kleineren Bausteinen bestehen, sich aber nicht wieder in ihre Bestandteile zerlegen lassen und daher extrem widerstandsfähig sind. Typische Vertreter sind die sogenannten Duroplaste (Thermosets), die etwa in Windrädern, Flugzeugen, Surfbrettern oder Skiern zum Einsatz kommen. Wie sich später herausgestellt hat, verursachen diese Kunststoffe mit unzerlegbarer innerer Struktur jedoch mehr Probleme, als sie lösen – man denke nur an die enormen Mengen an Plastikmüll in der Natur und in unseren Gewässern! Zum einen werden sie aus petrochemischen Komponenten hergestellt, zum anderen ist gerade ihre wesentliche Eigenschaft, die außergewöhnliche Stabilität ihrer molekularen Struktur, das Problem. Da sie nicht abbaubar sind, lassen sie sich auch nicht sinnvoll recyceln. Meist werden sie entweder verbrannt, was enorme CO₂-Emissionen verursacht, oder einfach im Boden deponiert. Uns scheint es nun gelungen zu sein, beide Probleme zugleich zu lösen.“
Den Forschenden ist es gelungen, aus Biomasse ein Material herzustellen, das es in seiner Langlebigkeit mit den aus petrochemischen Rohstoffen erzeugten Duroplasten aufnehmen kann, sich aber dennoch abbauen lässt – und zwar in Methanol. Genau das befand sich nämlich in jenem Fläschchen, aus dem die Substanz „verschwunden“ war, das heißt: sich spontan aufgelöst hatte.
„Es war alles andere als einfach, die überraschenden Eigenschaften und das Verhalten dieses Materials sowie seinen neuartigen Abbaumechanismus zu verstehen“, erklärt Katalin Barta. „Wir mussten dafür auch Kolleginnen und Kollegen hinzuziehen, die mit Polymeren oder mit quantenmechanischen Berechnungen arbeiten. So entstand schließlich der Artikel, für den ich den Preis erhalten habe. Bei der Preisverleihung habe ich aber betont, dass eigentlich nicht ich persönlich ausgezeichnet wurde, sondern jene gemeinsame Forschung, die wir in meiner Gruppe erarbeitet haben – und in der die Leistung aller früheren und heutigen Mitarbeitenden steckt.“
In den vergangenen Jahren hat die Barta Group nicht nur eine nachhaltige Alternative zu Duroplasten entwickelt. Ein weiteres wichtiges Forschungsziel auf dem Gebiet der „Green Chemistry“ ist es, die ebenfalls erdölbasierten Tenside in Wasch-, Reinigungs- und Desinfektionsmitteln sowie in Shampoos durch Alternativen natürlichen Ursprungs zu ersetzen. Dafür stellen sie vollständig neue Moleküle aus land- und forstwirtschaftlichen Reststoffen oder aus gebrauchten Speiseölen her, die vielversprechende Eigenschaften aufweisen. 2022 erhielt die Gruppe im Rahmen einer Ausschreibung 2,5 Millionen Euro Förderung vom Europäischen Innovationsrat, um die Forschungen fortzusetzen und ein eigenes Start-up zu gründen, das die industrielle Nutzung der patentierten Moleküle vorbereitet. Drei Jahre später steht fest: Das von der Universität Graz stark unterstützte Unternehmen PureSurf wurde gegründet, und die vielversprechendsten Entwicklungsrichtungen konnten bereits identifiziert werden.
„Jetzt beginnt also der wirtschaftliche Teil des Projekts“, betont Katalin Barta, „bei dem es darum geht, geeignete strategische Partner und Investoren zu überzeugen sowie konkrete Produkte zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Das ist besonders schwierig, weil es tatsächlich nicht leicht ist, mit Produkten zu konkurrieren, die über Jahrzehnte hinweg für den industriellen Einsatz optimiert wurden – und das gilt auch dann, wenn unsere innovativen Materialien noch so viele Vorteile bieten.“
Katalin Barta mit dem Preis | Foto: Katalin Barta
Auf die Frage, wie sie es schafft, in so vielen verschiedenen Rollen gleichzeitig zu bestehen, schüttelt die dreifache Mutter Katalin Barta nur den Kopf: „Ich komme aus den Niederlanden, wo es völlig selbstverständlich war, dass Forscherinnen drei oder vier Kinder haben können und niemand je infrage gestellt hat, dass man neben Spitzenforschung auch eine Familie haben darf – oder dass aus jemandem trotz Familie eine international anerkannte Forscherin werden kann. In dieser Hinsicht empfinde ich Österreich als weniger emanzipiert, denn meine männlichen Kollegen bekommen für gewöhnlich nicht jene Fragen gestellt, die mir direkt oder subtil immer wieder begegnen. Wenn du mich fragst: Wir müssen akzeptieren, dass wir nicht überall und jederzeit perfekt bestehen können. Meine Arbeitszeit ist nicht von 8 bis 16 Uhr wie in klassischen Jobs; manchmal ist es ruhiger, und manchmal muss ich einen Artikel nachts fertig schreiben. Dafür braucht es Flexibilität, ein sehr gutes Zeitmanagement und noch viel mehr Hingabe. Dadurch, dass ich meiner Arbeit so verpflichtet bin, setze ich meiner Meinung nach ein vorbildliches Zeichen für meine Kinder. Aber ich denke oft, dass ich mir auch in diesem Bereich eine innovative und nachhaltige Lösung wünschen würde.“
Titelbild: Von links nach rechts: Willibald Ehrenhöfer (Landesrat), Maria Eichlseder (Förderungspreis), Katalin Barta (Forschungspreis), Christian Neuhuber (Erzherzog-Johann-Preis) © Foto Fischer
Text: Gazdik Anna
Übersetzung: Pathy
