Durchbruch beim Kunststoffrecycling: Wissenschaftler finden einen Weg, bisher unverarbeitetes Material zu zersetzen
Amerikanische Forscher haben gentechnisch veränderte Bakterien entwickelt, die in der Lage sind, sehr starkes Plastik zu zersetzen. Bei der Verwendung des Materials wird es durch Mikroorganismen noch fester, und sobald es auf der Deponie ankommt, wird es von ihnen in kurzer Zeit abgebaut.
Kunststoff ist ein universelles Material unserer Zeit: Er ist billig, chemisch resistent und langlebig. Allerdings ist es die letztgenannte Eigenschaft, die es schwierig macht, sich davon zu trennen. Plastik braucht Dutzende und manchmal Hunderte von Jahren, um sich zu zersetzen. Deshalb verschmutzt diese Art von Abfall das Land und die Ozeane. Deshalb denken Wissenschaftler auf der ganzen Welt ständig darüber nach, wie man Plastik am effizientesten abbauen kann, und in den letzten Jahren wurden Bakterien entdeckt, die dazu in der Lage sind.
Rhodococcus ruber zum Beispiel kann sich von Plastik ernähren und bis zu 1,2 Prozent des Gewichts von Polyethylen zerstören, das jedes Jahr in die Weltmeere gelangt. Dies erfordert jedoch die richtigen Umgebungsbedingungen, und der Kunststoff selbst, der von solchen Bakterien zersetzt werden kann, ist normalerweise weich. Bei langlebigen Materialien wie thermoplastischem Polyurethan, das zur Herstellung von Schuhen, Autoteilen, Telefongehäusen und vielen anderen Haushaltsgegenständen verwendet wird, ist die Situation noch viel komplizierter. Bislang ist diese Art von Kunststoff überhaupt nicht recycelbar.
Wissenschaftler der University of California, San Diego (USA) haben beschlossen, sich dieses Problems anzunehmen. Sie lenkten die Aufmerksamkeit auf Bacillus subtilis, eine Art gram-positiver Bakterien, die aus Heuextrakt gewonnen wird. Das Bakterium ist überall zu finden – im Darm von Menschen und Tieren, in der Luft und im Wasser. Die gleichen Mikroorganismen können auch Plastik zersetzen.
Die Forscher schlugen vor, Bacillus subtilis in das Material selbst einzubringen. Das Bakterium zersetzt Plastik erst, wenn es auf einer Mülldeponie ankommt und mit dem Boden in Berührung kommt. Damit er Enzyme produzieren kann, muss der Kunststoff in Kompost eingegraben werden. Sie können diese Produkte also so lange verwenden, wie Sie möchten. Aber es gibt ein Problem – die hohen Temperaturen, die bei der Kunststoffherstellung verwendet werden, töten die meisten bakteriellen Sporen ab.
Daher haben Wissenschaftler gentechnisch veränderte Mikroben Bacillus subtilis geschaffen, die Hitze widerstehen können, und festgestellt, dass 96 bis 100 Prozent der Sporen solcher Bakterien bei einer Verarbeitungstemperatur von 135 Grad Celsius überleben können. Dies ist ein sehr vielversprechendes Ergebnis, denn nicht gentechnisch veränderte Bakterien überleben eine solche Erhitzung nur in etwa 20 Prozent der Fälle.
Die Forscher testeten dann, wie gut der Bacillus subtilis Plastik zersetzt. Es wurde festgestellt, dass bei einer Konzentration von bis zu einem Gewichtsprozent des Kunststoffs Mikroorganismen innerhalb von fünf Monaten nach dem Vergraben im Kompost mehr als 90 Prozent des Materials abbauen. Die Forscher fanden noch einen weiteren netten Bonus: Kunststoff, der mit Bacillus subtilis hergestellt wurde, ist 37 Prozent stärker und 30 Prozent weniger reißgefährdet als herkömmliches thermoplastisches Polyurethan. Die bakteriellen Sporen wirken also auf das Material wie ein verstärkender Füllstoff.
Die Studie wurde in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
