Wissenschaftler haben erneut einen neuen Weg der Plastikzersetzung angekündigt

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Wissenschaftler haben versehentlich eine Substanz gefunden, die Plastik innerhalb weniger Tage zersetzt. Sie planen, ihre Bemühungen auf weitere Verbesserungen zu konzentrieren – sie haben bereits Ideen, wie sich die Zersetzung um den Faktor 100 beschleunigen lässt.

Wissenschaftler haben ein Enzym entwickelt, das Plastik zerstören kann und das besonders gut mit Plastikflaschen funktioniert. Diese Errungenschaft wird dazu beitragen, die riesige Menge an Plastik zu bekämpfen, die den Planeten verschmutzt. Über die Ergebnisse berichteten sie in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

Im Jahr 2016 wurden auf einer Mülldeponie in Japan Bakterien gefunden, die Plastik absorbieren können. Der Prozess, der normalerweise Jahrhunderte dauert, dauerte einige Tage. Nun ist es Wissenschaftlern gelungen, die Struktur des Enzyms, das sie dafür verwenden, aufzuklären und zu synthetisieren. Als das Team das Enzym testete, stellte sich heraus, dass es mit dem in Getränkeflaschen verwendeten Polyethylenterephthalat (PET) noch besser umgehen kann als das Original.

„Es stellte sich heraus, dass wir das Enzym verbessert haben. Wir waren ein wenig schockiert“, sagt Professor John McGehan von der University of Portsmouth in Großbritannien. "Das ist eine echte Entdeckung."

Dadurch erhoffen sich die Forscher eine Verbesserung, damit es noch schneller funktioniert.

„Wir hoffen, mit diesem Enzym Plastik in seine Bestandteile zerlegen und sie dann wieder zur Plastikherstellung verwenden zu können. Das bedeutet, dass kein Öl mehr gefördert werden muss und die Menge an Plastik in der Umwelt reduziert werden kann“, stellt McGeehan fest.

Jede Minute werden weltweit etwa eine Million Plastikflaschen verkauft. Nur 14% davon werden verarbeitet. Viele der anderen landen in den Ozeanen, verschmutzen selbst die entlegensten Ecken, schädigen das Meeresleben und – möglicherweise – die Verbraucher von Meeresfrüchten.

„Der Kunststoff ist extrem widerstandsfähig gegen Abbau“, erklärt McGehan.

Heute werden aus recycelten Flaschen undurchsichtige Fasern hergestellt, die zu Stoffen für Kleidung und Teppiche werden. Aber dank der Verwendung eines Enzyms können sie zur Herstellung neuer Plastikflaschen verwendet werden, wodurch die Notwendigkeit entfällt, mehr Plastik zu produzieren.

„Wir müssen damit leben, dass Öl wenig kostet, deshalb ist die PET-Produktion günstig“, sagt McGehan. "Für Hersteller ist es einfacher, mehr Plastik herzustellen, als zu versuchen, es zu recyceln."

Zunächst identifizierten die Forscher die Struktur eines Enzyms, das von Bakterien aus Japan produziert wird. Dazu nutzten sie das Diamond-Synchrotron, das in der Lage ist, starke Röntgenstrahlen zu erzeugen, die es ermöglichen, die Struktur einzelner Atome zu erkennen. Es wurde festgestellt, dass das Enzym demjenigen ähnlich ist, das Bakterien häufig verwenden, um das natürliche Polymer Cutin abzubauen, das Wachs, das oft die Schale der Frucht bedeckt. Die Manipulation des Enzyms während des Studiums seiner Arbeit führte versehentlich zu einer Verbesserung seiner Fähigkeit, Plastik abzubauen.

"Es ist eine bescheidene Verbesserung um 20 %, aber darum geht es nicht", sagt McGehan. - Was passiert ist, zeigt, dass das Enzym noch nicht optimiert ist. Dies gibt uns die Möglichkeit, alle Technologien, die im Laufe der Jahre bei der Entwicklung anderer Enzyme verwendet wurden, zu nutzen und ein Enzym zu schaffen, das ultraschnell arbeitet.“

Eine der möglichen Verbesserungen besteht darin, das Enzym in extremophile Bakterien zu verpflanzen, die Temperaturen über 70 ° C standhalten - es schmilzt PET und zersetzt sich in geschmolzener Form 10-100-mal schneller. Bestimmte Pilze können auch zum Abbau von Kunststoff beitragen, aber Bakterien sind für industrielle Zwecke einfacher zu verwenden.

Bakterien, die sich derzeit in der Umwelt entwickeln, könnten verwendet werden, um andere Arten von Kunststoff abzutöten, sagte McGehan. Obwohl sich der größte Teil des Plastiks im Meer befindet, hoffen die Forscher, dass es möglich sein wird, plastikfressende Bakterien zu diesen Schutthaufen zu transportieren.

„Ich denke, dies ist eine sehr interessante Arbeit, die zeigt, dass der Einsatz von Enzymen zur Bekämpfung des wachsenden Abfallproblems Potenzial hat“, sagte der Chemiker Oliver Jones. „Enzyme sind ungiftig, biologisch abbaubar und können mit Hilfe von Mikroorganismen in großen Mengen gewonnen werden.“

Wachsmottenlarven können mit Bakterien konkurrieren – sie haben kürzlich gezeigt, dass sie Plastik mit einer beeindruckenden Geschwindigkeit aufnehmen können. Die Entdeckung erfolgte durch Zufall - eine der Forscherinnen, Federica Bertochini, eine Amateurimkerin, war damit beschäftigt, Parasiten aus den Waben ihrer Bienenstöcke zu entfernen. Bertochini steckte die extrahierten Raupen vorübergehend in einen normalen Müllsack und stellte nach einiger Zeit fest, dass es keine Larven gab.

Bertochini, ein Forscher am spanischen Institut für Biomedizin und Biotechnologie, interessierte sich für das Phänomen und führte ein wissenschaftliches Experiment mit Biochemikern aus Cambridge durch. Ungefähr hundert Larven wurden genommen, in eine gewöhnliche Plastiktüte gesteckt, die in einem britischen Laden gekauft wurde, und wartete darauf, dass die Löcher auftauchten. Wie sich herausstellte, können hundert Raupen in 12 Stunden 92 mg Polyethylen verarbeiten.