Im Jahr 2016 entdeckten japanische Forscher nach fünfjähriger Suche in Abfallhaufen einen Bakterienstamm, der sich auf natürliche Weise entwickelte, um Polyethylenterephthalat, den als PET oder Polyester bekannten Kunststoff, abzunehmen.
Wie Smithsonian.com damals berichtete, könnten die neuen Bakterien PET in viel kleinere Verbindungen aufspalten. Die Entdeckung war ein vielversprechender Schritt in Richtung einer Lösung des wachsenden Kunststoffproblems der Welt.
Jetzt haben Wissenschaftler der Universität von Portsmouth in Großbritannien und des National Renewable Energy Laboratory des US-amerikanischen Energieministeriums einen neuen Durchbruch erzielt. Während der Untersuchung der Struktur eines Enzyms, das in diesen Bakterien gefunden wurde, haben die Forscher versehentlich ein „mutiertes Enzym“ geschaffen, das Plastik innerhalb weniger Tage abbauen kann.
Dieser glückliche Zufall ermöglicht das vollständige Recycling von Flaschen in ihre ursprüngliche Form, berichtet Damian Carrington von The Guardian . Die Forscher erläutern ihre Ergebnisse in einer Studie, die Anfang des Monats in Proceedings of National Academy of Sciences veröffentlicht wurde .
Polyethylenterephthalat ist ein starker, aber leichter Kunststoff. Laut PETRA, dem Branchenverband der nordamerikanischen Hersteller von PET, heißt es Polyester, wenn es in Stoffen und Fasern verwendet wird, aber PET, wenn es in Flaschen, Gläsern, Behältern und Verpackungen verwendet wird.
Linda Poon berichtet für CityLab, dass jede Minute eine Million Plastikflaschen produziert werden und der größte Teil davon - etwa 90 Prozent - in Mülldeponien, Ozeanen und Parks landet, anstatt recycelt zu werden. Es kann Jahrhunderte dauern, bis PET auf natürliche Weise abgebaut wird. Was recycelt wird, wird normalerweise in Textilien wie Kleidung oder Teppichen verwendet.
Wie Carrington berichtet, wollte das Forscherteam um Professor John McGeehan von der Universität von Portsmouth zunächst nur das Enzym optimieren, um zu sehen, wie es sich entwickelt hatte. Zunächst ermittelten sie die genaue Struktur des Enzyms der Bakterien und untersuchten dann einzelne Atome mithilfe der Röntgentechnologie.
Sie stellten fest, dass die Struktur derjenigen ähnelte, bei der ein natürliches Polymer namens Cutin abgebaut wurde, das für viele Pflanzen eine wachsartige, wasserabweisende Beschichtung bildet. Bei der Optimierung des Enzyms, um diese Ähnlichkeit zu untersuchen, wurde versehentlich eine Verbindung gefunden, mit der Kunststoff 20 Prozent effizienter abgebaut werden kann.
"Was sich herausstellte, war, dass wir das Enzym verbessert haben, was ein kleiner Schock war", erzählt McGeehan Carrington.
Nahaufnahme eines neu geschaffenen enzymabbauenden PET-Kunststoffs. (Dennis Schroeder / NREL) Wie die Forschung immer wieder gezeigt hat, sind Kunststoffe ein immer größeres Problem für die Weltmeere. Eine Studie aus dem Jahr 2015 ergab, dass jedes Jahr rund acht Millionen Tonnen Kunststoffe in den Ozean gelangen, berichtete National Geographic zu diesem Zeitpunkt. Und all dieser Kunststoff ist schädlich für die Tierwelt. Viele Seevögel und andere Meerestiere fressen an den bunten Stücken und verwechseln den Kunststoff mit Nahrung.
Dies bedeutet, dass eine mögliche Lösung für unser Kunststoffproblem ein großer Fortschritt sein könnte. Aber kann das mutierte Enzym dieses Problem wirklich lösen?
Laut der in Washington DC ansässigen gemeinnützigen Ocean Conservancy lautet die Antwort auf diese Frage nein. Als Antwort auf die neue Studie veröffentlichte das Konservierungsunternehmen eine Erklärung, in der Ramani Narayan, Professor für Chemieingenieurwesen und Materialwissenschaften an der Michigan State University, zitiert wurde: „Das Problem liegt nicht in der‚ Technologie ', PET wiederzuverwenden oder in seine Bestandteile zu zerlegen, sondern in der Rückgewinnung und Wirtschaftlichkeit der eingesetzten Verfahren. Teilkristalline PET-Flaschen sind in unseren derzeitigen Systemen bereits vollständig recycelbar. “
Mit anderen Worten, das Hauptproblem ist nicht das Aufbrechen des Kunststoffs, sondern das Entfernen des Kunststoffs aus dem Ozean. Stattdessen schlägt die Konservierungsanstalt vor, sich in erster Linie darum zu bemühen, Kunststoffe vom Meer fernzuhalten.
Wie Poon berichtet, ist es nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler interessante, möglicherweise plastische Entdeckungen zur Problemlösung machen. Letztes Jahr kündigten Forscher in Spanien die Entdeckung einer Wachs-Wurmart an, die sich aus einer Plastiktüte fressen könnte.
Die Forscher sind jedoch optimistisch in Bezug auf ihr „mutiertes Enzym“. Einer Pressemitteilung zufolge arbeiten sie nun daran, die Zeit zu verkürzen, die das Enzym benötigt, um Kunststoffe abzubauen. Eine Beschleunigung des Prozesses könnte eine legitime Verwendung in großem Maßstab ermöglichen - und bedeuten, dass weniger Plastik in erster Linie in die Umwelt gelangt.
"Wir hoffen, dass wir dieses Enzym verwenden, um diesen Kunststoff wieder in seine ursprünglichen Bestandteile zu verwandeln, damit wir ihn buchstäblich zu Kunststoff zurückverwerten können", erklärt McGeehan gegenüber Carrington. "Es bedeutet, dass wir kein Öl mehr ausgraben müssen und im Grunde genommen die Menge an Plastik in der Umwelt reduzieren sollten."
