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Mikro- und Nanoplastik ist schon in allen Ökosystemen nachgewiesen worden und ein echtes Problem. Eine Forschungsgruppe aus den USA hat jetzt eine Enzymvariante entwickelt, die in kurzer Zeit Plastik komplett zersetzen kann. Denn laut Umweltbundesamt sei das Problem bisher gewesen, dass Mikroorganismen nicht in der Lage seien, Plastik vollständig zu zersetzen, sondern es nur im Laufe mehrerer Jahre zu verkleinern.
Die Forschungsgruppe der University of Texas in Austin hat eine Studie im Fachmagazin Nature veröffentlicht, die die entwickelte Enzymvariante vorstellt. Es wird davon ausgegangen, dass das entwickelte Verfahren künftig im Recycling von PET einsatzfähig ist. Milliarden Tonnen von Polyethylenterephthalat (kurz: PET) liegen auf den Müllhalden und verschmutzen Meere und Landschaften. Laut der Studie macht es damit zwölf Prozent des weltweiten festen Abfalls aus. Dieses Müllproblem ließe sich mit der Recyclingfähigkeit des entwickelten Enzyms enorm verbessern.
Mit Enzymen Plastik zersetzen zu wollen, ist keine neue Idee, bisher ist sie allerdings aufgrund der Empfindlichkeit und Reaktionsrate der Biokatalysatoren meist gescheitert. Das neue Enzym ist im Depolymerisationsprozess, also der Aufspaltung und der Repolymerisation, dem chemischen "Wiederzusammensetzen", schneller. Innerhalb weniger Stunden – meist nicht einmal 24 – ist zum Beispiel eine Plastikverpackung auf ihre Grundeinheiten zersetzt, die dann wiederverwendet werden können, um neues PET herzustellen.
Mithilfe eines sogenannten Machine-Learning-Modells wurde zunächst das bekannte Enzym PETase digital auf verschiedene Mutationen getestet. Der Computer hat dann berechnet, welche Mutationen den Plastikbau verbessern und schneller machen können. Letztlich wurde aus diesen Prozessen das neue Enzym FAST-PETase (functional, active, stable and tolerant PETase) entwickelt. Schon bei unter 50 Grad Celsius zersetzt es Plastik und ist in der Handhabung allgemein sehr leicht. Hal Alper, Professor am McKetta Department für Chemical Engineering an der UT Austin, schätzt das neue Verfahren dazu: "Die Möglichkeiten sind branchenübergreifend endlos, um diesen hochmodernen Recyclingprozess zu nutzen". Bisher war beispielsweise sehr viel mehr Hitze erforderlich für diesen Prozess. Jetzt könne man sich durch die nachhaltigeren Enzym-Methoden auch eine echte Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe vorstellen, so Alper.
Das Forschungsteam hat große Ambitionen. Ein Patent auf das neue Enzym wurde bereits angemeldet und nun soll die Enzymproduktion auf ein industrielles Level hochskaliert werden, wobei sich das Team verschiedene Anwendungsbereiche vorstellen kann. Plastikmüll auf Müllhalden könnte reduziert werden, aber die Gruppe arbeitet auch schon an einer Möglichkeit, das Enzym in der Natur anzuwenden, um Naturverschmutzungen damit bekämpfen zu können. Hierzu braucht man ein Enzym, das bei Umgebungstemperatur wirken kann – das sei der große Vorteil des neuen Enzyms, so Hal Alper.
(sp)
