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Im Kompost und in Kuhmägen leben Mikroorganismen, die auch Kunststoffe wie PET zerlegen können.
Brille, Surfbrett, Gießkanne: Plastik ist als Werkstoff ein Alleskönner und nicht mehr wegzudenken. Für Umwelt und Menschen ist er aber ausgehend von seiner Erfindung in den 1950er Jahren vom Alltagserleichterer zum ultimativen Problem mutiert: Mikroplastik belastet unsere Gewässer und Nahrungsketten, Plastikmüll lässt unsere Müllberge weiterwachsen, und die in Österreich übliche thermische Verwertung, zwei Drittel des Plastiks werden verbrannt, löst den wertvollen Rohstoff Erdöl buchstäblich in Luft auf.
Die Natur hat auch ihr Kreuz mit den Kunststoffen: Eine weggeworfene PET-Flasche braucht je nach Bedingungen etwa bis zu 5.000 Jahre, bis sie zersetzt ist. Doch es geht auch schneller.
Seit zwei Jahrzehnten forscht ein Wissenschaftlerteam des Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) in Tulln und des Instituts für Umweltbiotechnologie der BOKU Wien, um plastikabbauende Enzyme aus der Natur gezielt auf den Abbau synthetischer Kunststoffe umzuleiten. „Wir suchen in der Natur nach Lösungsansätzen für menschengemachte Probleme – wie das Plastikproblem. Das war auch der Anstoß zur Forschung rund um plastikzersetzende Enzyme“, sagt Doris Ribitsch, Biochemikerin am acib.
Damals entdeckte man, dass die polyesterähnliche Substanz Cutin, das auch in Tomaten- und Apfelschalen vorkommt, von Mikroorganismen und ihren Enzymen abgebaut wird. „Eine PET-Flasche wird durch diese Enzyme zuerst in größere Stücke zerschnitten. Im Totalabbau bleiben die PET-Grundstoffe Ethylen und Phthalsäure als leicht trübe Flüssigkeit über“, erklärt Ribitsch. Mit diesen können dann entweder neue Kunststoffe oder komplett andere Moleküle hergestellt werden. Gelernt wird von der Natur, aber optimiert wird im Labor. „Wir verändern die Struktur und Eigenschaften der natürlichen Enzyme und verbessern sie, weil der Zersetzungsprozess ansonsten bei synthetischem Plastik zu lange dauern würde“, sagt Ribitsch.
PP, PVC, PE und über 200 weitere Kunststoffe sind derzeit bekannt. Jeder davon braucht sein spezifisches Enzym, um in seine Grundstoffe zerlegt werden zu können. „Wir sprechen hier vom Schlüssel-Schloss-Prinzip: Das Molekül muss in das Enzym passen“, so Ribitsch. Im Labor zerlegen die Mikroorganismen und ihre Enzyme ein Plastiksackerl nach knapp einer Woche vollständig. „In Frankreich entsteht gerade eine Recycling-Pilotanlage mit Enzymen für PET: Laut Angaben des Unternehmens soll eine Flasche nach 24 Stunden bereits zu 90 Prozent in ihre Grundstoffe aufgespalten werden“, erzählt Ribitsch.
Im Gespräch 29.07.2021 Doris Ribitsch: „Mit der Natur“
Hochspezialisierte Enzym-Recyclinganlagen könnten künftig die Müllberge nicht nur beim Plastik verkleinern, sondern vor allem Rohstoff sparen. „Bei der Müllverwertung durch Verbrennen geht viel Erdöl als wertvolle Ressource verloren. Wir müssen daher einen Kreislauf daraus machen, um bereits produziertes Plastik so lange wie möglich zu nutzen“, sagt Ribitsch. Enzym-Recycling könnte in Zukunft die Probleme der Recycler bei Verbundstoffen wie Getränkekartons oder Textilmischungen beseitigen.
Kürzlich entdeckten die Forscher einen Enzym-Cocktail von vielen verschiedenen Mikroorganismen im Magensaft von Kühen. Diese Enzyme arbeiten zusammen und machen den Zersetzungsprozess dadurch wesentlich effizienter. Das Pansen-Bad sei eine gute Möglichkeit, synthetisches Plastik natürlich aufzuspalten, sagt Ribitsch.
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