Neues Super-Enzym zersetzt Plastik

Wissenschaftler haben versehentlich ein Enzym erzeugt, das Hoffnung auf eine nachhaltige Recyclinglösung für das Plastikmüllproblem macht.Freitag, 20. April 2018

Es scheint ein vielversprechender Durchbruch im Kampf gegen den Plastikmüll: ein Enzym, welches Plastik zersetzen kann.

Die Neuentdeckung könnte bei der Entwicklung einer neuen Recyclinglösung für Millionen Tonnen von Polyethylenterephthalat – oder PET – helfen, das aktuell Hunderte von Jahren bräuchte, um sich auf natürlichem Wege zu zersetzen.

Die Forscher der Universität von Portsmouth und dem National Renewable Energy Laboratory (NREL) der US-Energiebehörde veröffentlichten ihre Studie in „Proceedings of the National Academy of Sciences“.

Die Wissenschaftler untersuchten ein Enzym, welches PET zersetzen kann, das beispielsweise bei der Produktion von Plastikflaschen, Kunstfasern und Verpackungen eingesetzt wird. Professor John McGeehan von der Universität Portsmouth und Dr. Gregg Beckham vom NREL untersuchten die Kristallstruktur des Enzyms, um seine Funktionsweise besser zu verstehen. Es wurde vermutlich in einer japanischen Mülldeponie entdeckt und hat sich auf natürliche Weise entwickelt. Ursprünglich wollten die Wissenschaftler herausfinden, wie genau es seine Fähigkeit zur Plastikzersetzung erlangte und ob diese künstlich verbessert werden könnte.

GLÜCKSTREFFER

Eine Elektronenmikroskop-Aufnahme von Enzymen, die PET-Kunststoff zersetzen.
Eine Elektronenmikroskop-Aufnahme von Enzymen, die PET-Kunststoff zersetzen.

Während der Studie erzeugten die Forscher dann versehentlich bereits eine mutierte Version dieses Enzyms, dessen Fähigkeit zur Plastikzersetzung erheblich verbessert war. „In der wissenschaftlichen Grundlagenforschung spielen glückliche Zufälle oft eine wichtige Rolle. Unsere Entdeckung bildet da keine Ausnahme“, sagte McGeehan. „Obwohl es nur eine moderate Verbesserung ist, lässt diese unerwartete Entdeckung darauf schließen, dass eine noch größere Verbesserung der Enzyme möglich ist und uns damit einer Recyclinglösung für den stetig wachsenden Haufen an Plastikmüll näherbringt.“

Die Forscher arbeiten bereits daran, die Effektivität des Enzyms weiter zu verbessern, damit es im industriellen Maßstab Plastik in einem Bruchteil der ansonsten nötigen Zeit zersetzen kann.

„Wir alle können eine wesentliche Rolle bei der Bekämpfung des Plastikproblems spielen, aber die wissenschaftliche Gemeinde, die dieses ‚Wundermaterial‘ letztendlich erschaffen hat, muss jetzt alle verfügbaren Technologien nutzen, um wirkliche Lösungen zu schaffen“, sagt McGeehan.
 

NACHHALTIGES RECYCLING

Bei der Untersuchung des Enzyms und seiner Fähigkeit, Plastik zu zersetzen, erzeugten Professor McGeehan und seine Kollegen unabsichtlich eine deutlich effektivere Variante des Enzyms.
Bei der Untersuchung des Enzyms und seiner Fähigkeit, Plastik zu zersetzen, erzeugten Professor McGeehan und seine Kollegen unabsichtlich eine deutlich effektivere Variante des Enzyms.

Mit den Werkzeugen des Protein-Engineering soll das Enzym weiter verbessert werden. Die Forschungen des Teams haben auch gezeigt, dass das Enzym andere Kunststoffe wie Polyethylenfuranoat oder PEF zersetzen kann. PEF wird derzeit als biologisch basierter Ersatzstoff für PET gehandelt und soll beispielsweise Glasbierflaschen ersetzen.

McGeehan jedenfalls gibt sich zuversichtlich: „Es ist absolut möglich, dass in den kommenden Jahren ein industriell umsetzbarer Prozess entwickelt wird, bei dem PET und potenziell andere Stoffe wie PEF, PLA und PBS in ihre ursprünglichen Bestandteile zersetzt und so nachhaltig recycelt werden können.“

Die Säuberung unserer Meere vom Plastikmüll ist eine enorme Herausforderung, für die es bereits einige Lösungsansätze gibt. Das neue Enzym könnte dabei ebenfalls eine Rolle spielen.
Die Säuberung unserer Meere vom Plastikmüll ist eine enorme Herausforderung, für die es bereits einige Lösungsansätze gibt. Das neue Enzym könnte dabei ebenfalls eine Rolle spielen.
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