Plastikflaschen, Obstschalen, Folien: PET-Verpackungen werden zum Problem, wenn sie nicht recycelt werden. Forschende haben ein Enzym entdeckt, das PET in Rekordzeit abbaut. Jetzt konnten sie es noch weiter beschleunigen.
Zersetzung durch Enzyme ist nachhaltiger als Recycling
Das Leipziger Forscherteam hatte ein spektakulär schnell PET zersetzendes Enzym gefunden, mit dem die wirtschaftlich sinnvolle Umsetzung in greifbare Nähe rückt, wie Biochemiker Christian Sonnendecker schildert.
Denn dass einige Enzyme, sogenannte polyesterspaltende Hydrolasen, auch PET abbauen können, ist schon länger bekannt. Doch bisher dauerte der Plastik-Zersetzungsprozess zu lange, um für die Wirtschaft interessant zu sein. Im vergangenen Frühjahr jedoch fand das Forschungsteam:
Einen Kandidaten, mit dem wir eine PET Verpackung aus dem Supermarkt beispielsweise in wirklich unter einem Tag komplett abbauen können, das ist jetzt erstmalig eine Reaktionszeit, wo wir uns auch Gedanken machen können direkt PET, ohne Vorbehandlung, in einem Reaktor zu zersetzen.
Super-Enzyme auf Komposthaufen des Leipziger Friedhofs
Das superschnelle Plastikspalter-Enzym entdeckten die Forscherinnen und Forscher in einem Komposthaufen auf dem Leipziger Friedhof. Nicht ungewöhnlich, denn Pflanzen-Komposthaufen sind die ideale Grabungsstätte für die Suche nach Enzymen, weil die Enzyme in der Natur Pflanzenpolymere zerlegen. Es sei, so Sonnendecker, bekannt, dass die Mikroorganismen, die die Enzyme verwenden, sich vor allem in Blatt-Komposthaufen finden.
Enzyme müssen hitzestabil sein
Ein Kompost kann in seinem Inneren durch die Vergärungsprozesse ohne Probleme 60 bis 70 Grad heiß werden. Genau das nutzen die Wissenschaftler und graben für ihre Proben mindestens 50 bis 70 Zentimeter tief: Sie suchen nach sehr hitzestabilen Enzymen. Je stabiler, desto besser, sagt Christian Sonnendecker.
Der Leipziger Biochemiker Christian Sonnendecker erklärt, dass dann die eigentliche Arbeit beginnt. Sind einzelne hitzestabile Enzymkandidaten gewonnen worden, dann müssen sie im nächsten Schritt aufwändig herangezogen und aufgereinigt werden. Erst dann kann getestet werden, wie gut sie Plastik zersetzen können. Aus dem ersten Speed-Enzym im Friedhofs-Kompost konnte das Forschungsteam nun weitere und deutlich leistungsfähigere Enzyme entwickeln – sie planen gerade die Veröffentlichung in einer Fachzeitschrift.
Überraschend schnelle Plastikzersetzung
Der Leipziger Biochemiker Christian Sonnendecker erinnert, dass sein Team bereits von der Wirkung des allerersten Speed-Enzyms überrascht wurde. Die Wissenschaftler dachten zunächst, jemand hätte ihnen einen Streich gespielt und den Kunststoff-Streifen einfach wieder aus der angesetzten Versuchslösung genommen. Doch tatsächlich hatte das Speed-Enzym seine Arbeit : das PET-Zersetzen - über Nacht und damit extrem rasch erledigt.
Enzyme zerlegen PET in seine Grundbausteine
Der PET-Kunststoff wird dabei nicht einfach zersetzt, sondern in seine Grundbausteine zerlegt. Diese kann man dann wieder aufbereiten und daraus neues PET-Plastik herstellen. Das ist das Besondere an der Zersetzung unter Einsatz von Enzymen. Auf diese Weise kann ein Kreislauf entstehen, bei dem kein neues Erdöl zur PET Produktion gebraucht wird.
Wir können dieses Material jetzt nehmen, in seine Grundbausteine zerlegen und wieder neues PET herstellen, mit höchster Qualität. Die klassischen mechanischen Verfahren führen dazu, dass bei jedem Recycling-Schritt die Qualität abnimmt.
Denn beim sogenannten Down-Cycling wird aus der PET-Flasche später eine Obstverpackung und im letzten Schritt dann Textilien oder Teppiche, die nicht weiter genutzt werden können und verbrannt werden.
Versuchsanlage im großen Stil geplant
Die neuen Speed-Enzyme können diese nach unten drehende Spirale aufhalten. Und helfen eine Methode zu entwickeln, um Plastik wirklich in einem geschlossenen Kreislauf halten zu können.
Gleichzeitig versucht das Leipziger Foschungsteam noch weitere Kunststoffsorten, vor allem Biopolymere wie PBS oder PLA mit Hilfe von Enzymen zu recyclen.