2017-02-06

Auf dieses wiederverwertbare Papier kann mit Licht gedruckt werden


Wenn ein Blatt Papier einmal bedruckt ist, kann man es nicht wiederverwenden – zumindest nicht, ohne es zu recyceln. Forscher der Shandong University in China, der University of California, Riverside und dem Lawrence Berkeley National Laboratory haben jedoch ein Papier entwickelt, das mit Hilfe von Licht bedruckt werden und bis zu 80 Mal wiederverwertet werden kann.

Papierproduktion und -recycling belastet die Umwelt

Die Chemikalien, die in der Papierproduktion verwendet werden, sind einer der Hauptquellen für industrielle Umweltverschmutzung, und trotz diverser Recyclingprogramme macht Papier immer noch bis zu 40 Prozent des Inhaltes von Mülldeponien aus. Und auch das Recyceln von Papier produziert Schadstoffe, vorwiegend bei der Entfernung der Tinte. Dazu kommen Probleme wie der stetige Rückgang der Bewaldung durch die Papierproduktion, und schon finden sich recht viele Argumente, um den Verbrauch von Papier zu minimieren.

Um diesen Problemen zu begegnen, suchen Forscher stetig nach Alternativen zu herkömmlichen Papier. Eine mögliche Herangehensweise ist es, die Tatsache auszunutzen, dass bestimmte Chemikalien die Farbe wechseln, wenn sie mit Licht konfrontiert werden. Diese Methoden hatten in der Vergangenheit aber Probleme in Sachen Stabilität, und Kosten, außerdem sind die verwendeten Chemikalien oft giftig. Des weiteren war es schwierig, den Prozess so zu gestalten, dass er rückgängig gemacht werden kann, und es war mit Schwierigkeiten verbunden, normales, poröses Papier mit den Chemikalien zu beschichten.

Drucken mit Licht

Das neue Papier, das die Wissenschaftler entwickeln konnten, weist in all diesen Problemfeldern Verbesserungen auf. Die Forscher entwickelten eine Beschichtung aus zwei Nanopartikeln, die zu gleichen Teilen verwendet werden: Preußischblau, bei dem es sich um ein günstiges, nicht giftiges blaues Pigment handelt, das die Farbe verliert, wenn es Elektronen gewinnt, sowie Titaniumdioxid, (TiO2), ein photokatalytisches Material, das chemische Reaktionen beschleunigt, wenn es mit UV-Licht in Berührung kommt.

Das derartig beschichtete Papier ist im unbedruckten Zustand komplett blau. Um es zu bedrucken, wird UV-Licht verwendet. Die bestrahlten TiO2-Partikel geben dabei Elektronen frei, die von umliegenden Preußischblau-Partikeln aufgenommen werden, die daraufhin farblos werden.

Da es leichter ist, blaue Schrift auf weißem Hintergrund zu lesen als andersrum, wird beim Drucken der Hintergrund bestrahlt. Es können auch andere Schriftfarben erreicht werden, in dem anders gefärbte Preußischblau-Analoge verwendet werden.

Wiederverwertbar nach Erhitzen

Ein Nachteil des Papiers ist es, dass die Informationen nach dem Druck nur etwa 5 Tage in voller Auflösung lesbar bleiben und das Papier dann durch Oxidation langsam wieder seine Ursprungsfarbe annimmt. Das bringt aber auch den Vorteil mit sich, dass der Vorgang nicht zwingend aktiv wieder rückgängig gemacht werden muss. Das ist jedoch natürlich auch möglich und denkbar einfach: Das Papier muss lediglich etwa 10 Minuten lang erhitzt werden.

Vielfältige praktische Einsatzmöglichkeiten

Nach Angaben der Forscher wäre das Spezialpapier kostentechnisch mit normalen Papier vergleichbar, wenn es im großen Stil produziert würde.

„“The light-printable paper is indeed cost-competitive with conventional paper. The coating materials are inexpensive, and the production cost is also expected to be low as the coating can be applied to the surface of conventional paper by simple processes such as soaking or spraying. The printing process is also more cost-effective than the conventional one as no inks are needed. Most importantly, the light-printable paper can be reused over 80 times, which significantly reduces the overall cost„, so Yadong Yin, Chemieprofessor an der University of California, Riverside.

Im nächsten Schritt wollen die Forscher einen Laserdrucker entwickeln, der das Papier kosteneffizient bedrucken kann. Außerdem will das Team nach einer günstigen Methode suchen, um vollen Farbdruck zu ermöglichen. Schon jetzt sehen die Forscher aber ein breites Einsatzspektrum für ihre Entwicklung. „We believe the rewritable paper has many practical applications involving temporary information recording and reading, such as newspapers, magazines, posters, notepads, writing easels, product life indicators, oxygen sensors, and rewritable labels for various applications„, so Yin weiter.

via Phys.org
Bild: Wang et al. ©2017 American Chemical Society

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