Könnten Enzyme unser Plastikmüllproblem lösen?

Enzym
Bildquelle: Martin Künsting/Helmhotz-Zentrum-Berlin

Wir müssen dringend unser Plastikmüllproblem in den Griff bekommen. Denn Kunststoffpartikel finden sich bekanntlich überall – im Grundwasser, in den Ozeanen, in der Luft und in der Nahrungskette. Und nur ein winziger Bruchteil der Kunststoffe wird aktuell durch energieintensive Verfahren wiederverwertet. Könnten spezielle Enzyme helfen, den Kunststoffe zukünftig nachhaltig zu recyceln?

Erst 2016 hat eine Gruppe japanischer Forscher ein Bakterium entdeckt, das sich teilweise von PET-Kunststoffen ernähren kann. PET ist ein wichtiger Kunststoff, von dem jährlich ca. 50 Millionen Tonnen neu hergestellt werden. Wie die Wissenschaftler herausfanden, besitzt dieses Bakterium zwei besondere Enzyme, die PET-Kunststoff abbauen können: PETase und MHETase. PETase zerlegt den Kunststoff zunächst in kleinere Bausteine, die wiederum vom Enzym MHETase in zwei für eine Neusynthese von PET wichtige Grundbausteine gespalten werden. Damit wird erstmals ein nachhaltiger geschlossener Recyclingkreislauf möglich – und zwar ohne Verwendung von Erdöl.
Vor circa einem Jahr gelang es mehreren Arbeitsgruppen schließlich, die Struktur des Enzyms PETase aufzuklären. Doch genauso wichtig ist es, die Struktur des zweiten und deutlich komplexeren  Enzyms, der MHETase, zu entschlüsseln.

Biotechnologisch geschlossene Kreisläufe

Das ist jetzt einem Team der Universität Greifswald und des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) an der Synchrotronlichtquelle BESSY II gelungen. Allerdings hapert es aktuell noch an der Effizienz. Nach der Aufklärung der Struktur sei man nun aber in der Lage, Varianten herzustellen, die eine deutlich höhere Aktivität als die natürliche MHETase zeigen.
Insgesamt könnte diese Arbeit einen Weg hin zu einem „perfekten Recycling“ weisen: Künftig könnten solche optimierten Enzyme in biotechnologischen geschlossenen Kreisläufen produziert werden, um PET-Kunststoffe und (perspektivisch) auch weitere Polymere wirklich in ihre Grundbausteine zu zerlegen. Die Kunststoffproduktion wäre dann – Mülltrennung vorausgesetzt – ein geschlossener Kreislauf und nicht mehr vom Rohöl abhängig. Ein Teil des Plastikmüllproblems wäre damit lösbar.

Die detaillierten Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen kannst du hier nachlesen.

Interessant ist auch dieses Videointerview zur Einordnung der Erkenntnisse.

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