(Placebo365/Getty Images) Ein auf die Mülldeponie geworfener Plastikbehälter kann dauern Hunderte von Jahren auf natürliche Weise abzubauen, aber ein neu entdecktes Enzym könnte den Abfall in weniger als einem Tag auffressen.
Die hocheffiziente Polyesterhydrolase, bekannt als PHL7, wurde kürzlich auf einem deutschen Friedhof beim Fressen von Kompost gefunden.
Im Labor stellten Forscher fest, dass es Polyethylenterephthalat (PET) innerhalb von 16 Stunden zu 90 Prozent zersetzen konnte.
PHL7 ist nicht der erste von Wissenschaftlern entdeckte natürliche „Plastikfresser“, aber der schnellste.
Im Jahr 2016 wurde ein PET-fressendes Enzym namens LLC gegründet in einer Recyclinganlage gefunden in Japan. In den vergangenen Jahren wurde es als Kunststoff-Zerkleinerer mit Goldstandard gepriesen. Aber der neu entdeckte PHL7 ist bei dieser Aufgabe doppelt so schnell.
Seit 2016 gibt es das LLC-Enzym von Wissenschaftlern optimiert einen noch gefräßigeren Mutanten als natürlich zu erschaffen, doch selbst diese synthetische Kreation kann ein oder zwei Dinge von PHL7 lernen.
„Das in Leipzig entdeckte Enzym kann einen wichtigen Beitrag zur Etablierung alternativer energiesparender Kunststoffrecyclingverfahren leisten“, sagt Mikrobiologe Wolfgang Zimmermann von der Universität Leipzig in Deutschland.
„Der jetzt in Leipzig entwickelte Biokatalysator hat sich bei der schnellen Zersetzung gebrauchter PET-Lebensmittelverpackungen als hochwirksam erwiesen und eignet sich für den Einsatz in einem umweltfreundlichen Recyclingprozess, bei dem aus den Zersetzungsprodukten neues Plastik hergestellt werden kann.“
Leider können weder PHL7 noch LCC PET-Kunststoffe mit höherer Kristallinität (organisierterer Molekülstruktur), wie sie in einigen Flaschen verwendet werden, vollständig abbauen.
Bekommt PHL7 aber ein Fruchtkörbchen aus PET-Kunststoff, kann es den Abfall in weniger als 24 Stunden zersetzen.
Noch besser ist, dass die Nebenprodukte dieses Recyclingprozesses wieder zu neuen Kunststoffbehältern verarbeitet werden können.
Die Recyclingmöglichkeiten sind immens. Jedes Jahr mehr als 82 Millionen Tonnen PET werden weltweit produziert und nur ein kleiner Prozentsatz wurde zu neuem Kunststoff recycelt.
Selbst wenn ein Kunststoffprodukt an eine Recyclinganlage geschickt wird, ist der Prozess, es einzuschmelzen und etwas Neues zu schaffen, energieintensiv und teuer.
Biologisches Recycling hingegen könnte dazu beitragen, eine kostengünstige und effiziente Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe zu schaffen. In den letzten Jahren waren Wissenschaftler Rennen um die Entwicklung Zu diesem Zweck wurden plastikfressende Bakterien eingesetzt.
PHL7 hebt sich von anderen bisher gefundenen Kandidaten ab. Die Art und Weise, wie es PET schnell abbaut, scheint von einem einzelnen Baustein in seiner DNA abzuhängen.
An einer bestimmten Stelle in seiner Aminosäuresequenz trägt PHL7 einen Leucinrest, während andere Enzyme einen Phenylalaninrest tragen. In der Vergangenheit wurde Leucin in dieser Position mit der Bindung von Polymeren an Enzyme in Verbindung gebracht.
Als Forscher in Deutschland in einem anderen Enzym Phenylalanin durch Leucin ersetzten, konnte der Organismus Plastik deutlich schneller abbauen. Tatsächlich war seine Effizienz mit PHL7 vergleichbar.
Im Vergleich zu LLC-Enzymen konnte das PHL7-Enzym im Labor auch an mehr Polymere binden.
„Diese Ergebnisse legen nahe, dass der Phenylalanin/Leucin-Austausch teilweise für die Änderungen der Bindungsenergiebeiträge pro Rest in PHL7 verantwortlich sein könnte“, so die Autoren schreiben .
PHL7 ist nicht nur schnell, dieses Enzym erfordert auch keine Vorbehandlung, bevor es sich festsetzt. Es frisst Plastik, ohne zu zermahlen oder zu schmelzen.
Auch der Prozess, die Nebenprodukte wieder zusammenzusetzen, muss nicht auf Petrochemikalien angewiesen sein.
„So“, so die Autoren daraus schließen „Durch den Einsatz leistungsstarker Enzyme wie PHL7 ist es möglich, Post-Consumer-Thermoform-PET-Verpackungen in einem geschlossenen Kreislauf mit geringem CO2-Fußabdruck und ohne den Einsatz von Petrochemikalien direkt zu recyceln und so einen nachhaltigen Recyclingprozess für einen wichtigen PET-Kunststoffabfall zu realisieren.“ Strom.'
Angesichts des katastrophalen Zustands der weltweiten Plastikverschmutzung klingt das wie ein Traum. Das Forscherteam der Universität Leipzig arbeitet nun an einem Prototyp.
Die Studie wurde veröffentlicht in ChemSusChem .