Arbeiter sortieren in einer Recyclingfabrik in Bangladesch Flaschen aus Polyethylenterephthalat (PET)Kazi Salahuddin Razu/NurPhoto/Getty Images
Diese Geschichte wurde ursprünglich vom Guardian veröffentlicht und wird hier im Rahmen der Climate Desk-Zusammenarbeit wiedergegeben.
Plastikflaschen wurden mit gentechnisch veränderten Bakterien in Vanillearoma umgewandelt, das erste Mal, dass eine wertvolle Chemikalie aus Abfallplastik gebraut wurde.
Das Upcycling von Plastikflaschen in lukrativere Materialien könnte den Recyclingprozess deutlich attraktiver und effektiver machen. Derzeit verlieren Kunststoffe nach einmaligem Gebrauch rund 95 Prozent ihres Werkstoffwertes. Die Förderung einer besseren Sammlung und Nutzung solcher Abfälle ist der Schlüssel zur Bewältigung des globalen Problems der Plastikverschmutzung.
Forscher haben bereits mutierte Enzyme entwickelt, um das für Getränkeflaschen verwendete Polyethylenterephthalat-Polymer in seine Grundbausteine Terephthalsäure (TA) zu zerlegen. Wissenschaftler haben jetzt Käfer verwendet, um TA in Vanillin umzuwandeln.
Vanillin wird häufig in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie verwendet und ist eine wichtige Grundchemikalie, die zur Herstellung von Pharmazeutika, Reinigungsprodukten und Herbiziden verwendet wird. Die weltweite Nachfrage wächst und lag 2018 bei 37.000 Tonnen, was das Angebot an natürlichen Vanilleschoten bei weitem überstieg. Etwa 85 Prozent des Vanillins werden derzeit aus Chemikalien hergestellt, die aus fossilen Brennstoffen gewonnen werden.
Joanna Sadler von der University of Edinburgh, die die neue Arbeit durchführte, sagte: „Dies ist das erste Beispiel für die Verwendung eines biologischen Systems zum Upcycling von Kunststoffabfällen in eine wertvolle Industriechemikalie und es hat sehr spannende Auswirkungen auf die Kreislaufwirtschaft.“
Stephen Wallace, ebenfalls von der University of Edinburgh, sagte: „Unsere Arbeit stellt die Wahrnehmung von Plastik als problematischen Abfall in Frage und demonstriert stattdessen seine Verwendung als neue Kohlenstoffressource, aus der hochwertige Produkte hergestellt werden können.“
Rund 1 Million Plastikflaschen werden jede Minute weltweit verkauft und nur 14 Prozent werden recycelt. Selbst aus recycelten Flaschen können derzeit nur blickdichte Fasern für Kleidung oder Teppiche verarbeitet werden.
Die Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Grüne Chemie, verwendeten manipulierte E coli-Bakterien, um TA in Vanillin umzuwandeln. Die Wissenschaftler erwärmten eine mikrobielle Brühe einen Tag lang auf 37 Grad Celsius, die gleichen Bedingungen wie beim Brauen von Bier, sagte Wallace. Dadurch wurden 79 Prozent der TA in Vanillin umgewandelt.
Als nächstes werden die Wissenschaftler die Bakterien weiter optimieren, um die Konversionsrate weiter zu erhöhen, sagte er: „Wir denken, dass wir das ziemlich schnell schaffen können. Wir haben hier eine erstaunliche robotisierte DNA-Montageanlage.“ Sie werden auch daran arbeiten, den Prozess hochzuskalieren, um größere Mengen an Kunststoff umzuwandeln. Aus TA könnten auch andere wertvolle Moleküle gebraut werden, wie sie beispielsweise in Parfüms verwendet werden.
Ellis Crawford von der Royal Society of Chemistry sagte: „Dies ist eine wirklich interessante Anwendung der mikrobiellen Wissenschaft zur Verbesserung der Nachhaltigkeit. Die Verwendung von Mikroben, um umweltschädliche Kunststoffabfälle in ein wichtiges Gut zu verwandeln, ist eine schöne Demonstration der grünen Chemie.“
Jüngste Untersuchungen haben gezeigt, dass Flaschen nach Plastiktüten die zweithäufigste Art der Plastikverschmutzung in den Ozeanen sind. Im Jahr 2018 schufen Wissenschaftler versehentlich ein mutiertes Enzym, das Plastikflaschen abbaut, und nachfolgende Arbeiten produzierten ein Superenzym, das Plastikflaschen noch schneller frisst.