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Wenn Takuzo Aida sein Experiment vorführt, fällt es schwer, nicht ins Staunen zu geraten: Auf einem Labortisch liegen zwei daumengroße, rechtwinklige Plastikstückchen, die durch eine Pinzette aneinandergehalten werden. Und dann geschieht etwas schier Unglaubliches. Binnen Sekunden wird mit dem bloßen Auge erkennbar, wie die beiden Teile trotz ihrer harten Oberflächen praktisch miteinander verschmelzen. Aus zwei wird eins. Was ist da passiert?

„Wir konnten es zuerst selbst nicht glauben“, sagt der Chemieprofessor Takuzo Aida stolz. In seinem Büro der Universität Tokio, einem großen Raum, der mit Flatscreens und Versuchstischen vollgestellt ist, erklärt er den Vorgang: „Wenn hartes Plastik Risse erhält, galt es bisher als irreparabel. Denn die Elemente im Material sind nicht elastisch, können sich nach einem Schaden also nicht umsortieren, um neue Bindungen einzugehen und den Riss so zu beheben.“ Aber, führt Aida aus: „Es gibt ein Material namens Polyetherthioharnstoff, das genau dies kann.“

Nicht weniger als dies hat der 68-jährige mit seinem Experiment gezeigt: Plastik, das die Eigenschaften von Polyetherthioharnstoff besitzt, kann sich im Prinzip selbst reparieren. „Es ist mechanisch zwar hart, die Moleküle sind aber dennoch beweglich. Die Neusortierung der Elemente nennt sich Wasserstoffbindung.“ Takuzo Aida, ein legerer Typ mit Dauerlächeln, verwendet gerne Fachbegriffe. Was das alles zu bedeuten hat, erklärt er erst, wenn er nach den Anwendungsgebieten seiner Forschung gefragt wird. „Naja, man müsste im Grunde kaum noch Produkte wegschmeißen.“

Ein Sprung im Display könnte von selbst verschwinden

In anderen Worten: Bestünden Smartphones aus Polyetherthioharnstoff, dann würde ein Sprung im Display nicht lange auffallen, weil das Material den Riss selbst beheben würde. Ähnlich wäre es mit Brillengestellen, Autoreifen, Straßenteer, Wassereimern, Laptops oder irgendeinem anderen Produkt, das nach herkömmlicher Herstellung bei einem Materialriss nicht mehr zu gebrauchen ist: Mit Polyetherthioharnstoff wurde eine Substanz entdeckt, die diverse Produkte erheblich langlebiger machen könnte.

Seit rund acht Jahren forscht ein mittlerweile rund 25-köpfiges Team um Takuzo Aida konkret in diesem Bereich. Es begann mit einem Zufall. „Mein Student Yu Yanagisawa hatte das Material präpariert, um dessen Eignung als Klebstoff zu untersuchen“, erinnert sich Aida, während er an seinem Schreibtisch durch Powerpoint-Folien klickt, die chemische Verbindungen zeigen. „Aber Herr Yanagisawa bemerkte etwas Überraschendes: Wenn er das Polymer durchschnitt, hafteten die Schnittkanten kurz darauf wieder aneinander.“

Der Student wiederholte den Vorgang einige Male, um sicherzugehen, dass er sich nicht getäuscht hatte. Als kein Zweifel mehr blieb, rief er seinen Professor herbei, der bestätigte: „Der Schnitt behob sich wirklich von selbst. Und das Unglaubliche war, dass es sich hierbei um eine harte Substanz handelte.“ Erst im Jahr 2008 hatte der polnisch-französische Physiker Ludwik Leibler ein Gummi erfunden, bei dem ein ähnlicher Selbstheilungsprozess stattfindet. Schon dies galt als Sensation. Takuzo Aida grinst: „Als ich Herrn Leibler von unserer Entdeckung erzählte, glaubte er mir nicht.“

Reparieren statt einschmelzen

Als einziger Weg, gerissenes Plastik zu reparieren, galt bisher dessen Erhitzung. Man schmolz es ein, um die Moleküle elastisch zu machen, wodurch sie dann die nötigen neuen Verbindungen eingehen können, damit die Risse verschwinden. Nur bedeutet dies in der Praxis, dass etwa beschädigte Smartphones oder Brillengestelle zuerst zerstört werden müssen, ehe aus deren Material neue Produkte gemacht werden können.

„Das muss in Zukunft nicht mehr so sein!“, sagt Takuzo Aida und klickt auf seiner Präsentation zu einer Liste von Forschungspapieren, die er mit seinen Mitarbeitern über die vergangenen Jahre in mehreren anerkannten Journalen veröffentlicht hat. Nach derzeitigem Stand hat Polyetherthioharnstoff die Eigenschaft, dass es bei einer Temperatur von 28 Grad einen Riss komplett heilt, sofern die gerissenen Teile eine Stunde lang in Kontakt miteinander sind. Bei geringeren Temperaturen dauert es länger. Nach weiteren Rissen funktioniert der Prozess erneut.

Wohin mit dem Plastikmüll?

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In seinem Heimatland Japan ist Aida über die letzten Jahre zu einer Art Akademikerstar geworden. Nicht nur hat er an der Universität Tokio den Titel des „takuetsu kyouju“ erhalten, des „ausgezeichneten Professors“, eine Ehre, die nur einer Handvoll Personen zuteil wird. Im ostasiatischen Land, wo Nachhaltigkeitsfragen schon länger intensiv diskutiert werden, erhält er auch immer wieder Medienanfragen. Längst ist Aida ein jenseits der Chemielabors bekanntes Gesicht. Manchmal werde er auf der Straße angesprochen.

Schließlich braucht es nicht viel Vorstellungskraft, um zu verstehen, wie bedeutend die Entdeckungen seines Teams noch werden könnten. Wäre das Material diverser Produkte in Zukunft imstande, seine eigenen Schäden selbst zu beheben, wäre der Umwelt ein Riesendienst erwiesen. „Einige Prognosen gehen davon aus, dass im Jahr 2050 die Menge an Plastikmüll in den Ozeanen gleich groß sein wird wie die Menge an Fischen“, sagt Takuzo Aida. „Aber mit selbstheilendem Plastik könnten wir die Vermüllung der Ozeane aufhalten.“

Mit dem Einsatz von selbstheilendem Plastik würde weniger weggeschmissen, also auch weniger neu produziert und damit weniger CO₂ ausgestoßen. Allerdings ist genau dieses Einsparpotenzial ein Grund, warum er aus der Industrie bisher auf Zurückhaltung stößt. „Die Unternehmenswelt ist nicht gerade begeistert von uns“, sagt Aida und zuckt mit den Schultern. „Aus industrieller Perspektive kann ich das verstehen. Um viele Produkte zu verkaufen, ist es ja nicht so hilfreich, wenn sie nicht mehr kaputtgehen und deshalb auch nicht mehr ersetzt werden müssen.“

Das weitverbreitete Phänomen „geplanter Obsoleszenz“ – dass Unternehmen mit Absicht ein Verfallsdatum in ihre Produkte einbauen, damit Kundinnen regelmäßig neue Produkte kaufen – erschiene im Lichte selbstheilenden Plastiks jedenfalls wie kapitalistischer Zynismus. Da aber kaum ein Unternehmen die Obsoleszenzstrategie gern zugibt, stößt Takuzo Aida auf andere Vorbehalte, wenn er seine Forschung mit Unternehmen bespricht. „Oft wird mir gesagt, dass man ja die gesamten Produktionsprozesse umstellen müsste, wenn man jetzt auf neue Materialien umstiege.“

Nur was, wenn längere Haltbarkeit weniger Aufträge bedeutet? Das Labor Aida hat nämlich auch schon herausgefunden, dass sich die Selbstheilungskräfte von Polyetherthioharnstoff auch dann bemerkbar machen, wenn es nur mit einem Anteil von 20 Prozent herkömmlichem Plastik beigemischt wird. Wie teuer die Massenproduktion des Materials wäre, ist aber noch nicht bekannt. „Dafür bräuchten wir eigene Fertigungshallen, um dies auszuprobieren.“

Immerhin: Seit mehreren Jahren berät Takuzo Aida den japanischen Shampoo-Hersteller Kao, mit dem er derzeit eine Forschungskooperation plant. „Wir wollen sehen, wie man unser Plastik in bestehende Produktionsprozesse eingliedern und ökonomisch nutzen kann.“ Der Chemiker glaubt, dass das Konzept in zehn oder 15 Jahren industriell nutzbar sein könnte. Wobei für die Verbreitung selbstheilenden Plastiks Forschung allein wohl nicht ausreiche. Naiv ist Takuzo Aida nicht: „Ohne Druck durch neue Regulierungen wird sich bei den meisten Unternehmen wohl wenig ändern.“

Felix Lill ist Journalist und Autor. Seit mehr als zehn Jahren berichtet er aus mehr als 40 Ländern, seit Ende 2012 mit Fokus auf Japan und Ostasien.

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