Bestimmte Enzyme können PET in kurzer Zeit in seine Einzelbestandteile zerlegen. (Foto: Pressestelle, Christian Sonnendecker / Uni Leipzig)

Umwelt

Neu entdecktes Enzym zersetzt PET-Kunststoff in Rekordzeit

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Plastikflaschen, Obstschalen, Folien: Diese leichten Verpackungen aus PET-Kunststoff werden zum Problem, wenn sie nicht recycelt werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von der Universität Leipzig haben nun ein hocheffizientes Enzym entdeckt, das PET in Rekordzeit abbaut.

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Zersetzung durch Enzyme ist nachhaltiger als Recycling

Das Leipziger Forscherteam habe ein spektakulär schnell PET zersetzendes Enzym gefunden, mit dem die wirtschaftlich sinnvolle Umsetzung in greifbare Nähe rücke, schildert Biochemiker Christian Sonnendecker.

Denn dass einige Enzyme, sogenannte polyesterspaltende Hydrolasen, auch PET abbauen können, ist schon länger bekannt. Doch bisher dauerte der Plastik-Zersetzungsprozess zu lange, um für die Wirtschaft interessant zu sein.

Hier haben wir jetzt einen Kandidaten, mit dem wir eine PET Verpackung aus dem Supermarkt beispielsweise in wirklich unter einem Tag komplett abbauen können, das ist jetzt erstmalig eine Reaktionszeit, wo wir uns auch Gedanken machen können direkt PET, ohne Vorbehandlung, in einem Reaktor zu zersetzen.

Bestimmte Enzyme können PET in kurzer Zeit in seine Einzelbestandteile zerlegen. (Foto: Pressestelle, Christian Sonnendecker / Uni Leipzig)
Bestimmte Enzyme können PET in kurzer Zeit in seine Einzelbestandteile zerlegen. Pressestelle Christian Sonnendecker / Uni Leipzig

Super-Enzyme auf Komposthaufen des Leipziger Friedhofs

Das superschnelle Plastikspalter-Enzym entdeckten die Forscherinnen und Forscher in einem Komposthaufen auf dem Leipziger Friedhof. Nicht ungewöhnlich, denn Pflanzen-Komposthaufen sind die ideale Grabungsstätte für die Suche nach Enzymen, weil die Enzyme in der Natur Pflanzenpolymere zerlegen. Es sei, so Sonnendecker, bekannt, dass die Mikroorganismen, die die Enzyme verwenden, sich vor allem in Blatt-Komposthaufen finden.

So funktioniert der PET-Abbau mittels Enzymen (Modell) (Foto: Pressestelle, Christian Sonnendecker / Uni Leipzig)
So funktioniert der PET-Abbau mittels Enzymen (Modell). Pressestelle Christian Sonnendecker / Uni Leipzig

Enzyme müssen hitzestabil sein

Ein Kompost kann in seinem Inneren durch die Vergärungsprozesse ohne Probleme 60 bis 70 Grad heiß werden. Genau das nutzen die Wissenschaftler und graben für ihre Proben mindestens 50 bis 70 Zentimeter tief: Sie suchen nach sehr hitzestabilen Enzymen. Je stabiler, desto besser, sagt Christian Sonnendecker.

Im Komposthaufen können durch die Abbauprozesse hohe Temperaturen entstehen. (Foto: IMAGO, imago/PantherMedia / Martina Berg)
Im Komposthaufen können durch die Abbauprozesse hohe Temperaturen entstehen. imago/PantherMedia / Martina Berg

Der Abbau erfolgt optimalerweise bei Temperaturen zwischen 60 und 70 Grad. Normale Enzyme halten diese Temperatur nicht aus. Deshalb suchten die Forschenden aus Leipzig nach hitzestabilen Versionen dieser Enzyme.

Der Leipziger Biochemiker Christian Sonnendecker erklärt, dass dann die eigentliche Arbeit beginnt. Denn die Enzymkandidaten müssen aufwändig herangezogen und aufgereinigt werden. Erst dann wird in kleinen Gefäßen getestet, wie gut sie Plastik zersetzen können.

Der Biochemiker Christian Sonnendecker hat in einem Friedhofs-Komposthaufen bestimmte Enzyme entdeckt, die PET-Plastik abbauen können. (Foto: Pressestelle, Sven Reichold / Uni Leipzig)
Der Biochemiker Christian Sonnendecker hat in einem Friedhofs-Komposthaufen bestimmte Enzyme entdeckt, die PET-Plastik abbauen können. Pressestelle Sven Reichold / Uni Leipzig

Enzyme zerlegen PET in seine Grundbausteine

Der PET-Kunststoff wird dabei nicht einfach zersetzt, sondern in seine Grundbausteine zerlegt. Diese kann man dann wieder aufbereiten und daraus neues PET-Plastik herstellen. So kann ein Kreislauf entstehen, bei dem kein neues Erdöl zur PET Produktion gebraucht wird.

Wir können dieses Material jetzt nehmen, in seine Grundbausteine zerlegen und wieder neues PET herstellen, mit höchster Qualität. Die klassischen mechanischen Verfahren führen dazu, dass bei jedem Recycling-Schritt die Qualität abnimmt.

Beim sogenannten Down-Cycling wird aus der PET-Flasche später eine Obstverpackung und im letzten Schritt dann Textilien oder Teppiche, die nicht weiter genutzt werden können und verbrannt werden.

Versuchsanlage im großen Stil geplant

Aus dieser nach unten drehenden Spirale hoffen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler durch das neue Speed-Enzym zur PET-Zersetzung zu entkommen. Im nächsten Schritt wollen sie eine Versuchsanlage aufbauen, um zu sehen, wie sich das Verfahren in größerem Stil umsetzen lässt.

Die Forschenden erhoffen sich in ein paar Jahren eine alternative Methode zu haben, um PET in einem geschlossenen Kreislauf zu halten. Damit könntebn beim Thema Nachhaltigkeit neue Maßstäbe gesetzt werden.

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