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Katalysator-Forschung: Enzyme bauen Plastik ab

Forscher hoffen darauf, Plastik schon bald in Kläranlagen oder speziellen Recycling-Stationen ohne Qualitätseinbußen wiederverwerten zu können.

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(Bild: Shutterstock)

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Die Experimente begannen vor drei Jahren, als japanische Wissenschaftler auf dem Gelände einer Recyclinganlage Bakterien fanden, die sich von dem Kunststoff PET ernährten. Aus dieser Plastiksorte bestehen unter anderem Kunststoff-Flaschen. Im Anschluss an diese Entdeckung hatte John McGeehan von der Universität Portsmouth in England das für die Zersetzung verantwortliche Enzym aufgeschlüsselt.

TR 6/2019

Technology Review Juni 2019

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Am nationalen Elektronen-Synchrotron in Oxford beschossen er und sein Team die so genannte PETase mit intensiven Röntgenstrahlen. Dabei stellten sie fest, dass seine Struktur sehr ähnlich ist zu der des Enzyms Cutinase. Mit seiner Hilfe können Bakterien eine Cutin genannte Schutzschicht auf Pflanzenblättern durchbrechen. "Um das näher zu untersuchen, haben wir an einigen Stellen die PETase-Bausteine durch Cutinase-Bausteine ausgetauscht", erklärt McGeehan. "Eigentlich erwarteten wir, dass dadurch die PETase ihre Eigenschaft verliert, PET zu zersetzen." Doch zu ihrer Überraschung passierte das Gegenteil: Die Leistung des Enzyms stieg um 20 Prozent. Genauere Analysen ergaben, dass die Forscher die PETase zufällig so verändert hatten, dass die langkettigen PET-Moleküle noch besser an jene Stelle des Enzyms geleitet wurden, an der die Katalyse stattfindet.

McGeehan glaubt, dass noch weit mehr als 20 Prozent möglich sind. Andere Enzyme, zum Beispiel Fettlöser für Waschmittel, seien innerhalb weniger Jahre um den Faktor 1000 verbessert worden, etwa bei den Reaktionsgeschwindigkeiten. Dies möchte er nun auch für PETase erreichen. "Außerdem gibt es jetzt viele Forscher, die nach Bakterien suchen, die andere Plastiksorten zersetzen können." Damit ließe sich der Stoffkreislauf schließen. Die Enzyme würden Plastik in seine Grundbausteine zerlegen, aus ihnen ließe sich wieder reiner Kunststoff herstellen.

McGeehan hat seine verbesserte PETase zum Patent angemeldet. Ihm zufolge könnten die Substanzen in geschlossenen Anlagen eingesetzt werden, um Plastik preiswerter, energiesparender und hochwertiger zu recyceln.

Über weitere hilfreiche Stoffe lesen Sie in dem Text "Stoffe mit Helfersyndrom" in der neuen Ausgabe von Technology Review (im heise shop bestellbar und im Handel erhältlich).

(jle)