Millionen Tonnen Kunststoff werden weltweit jährlich produziert. Die Entsorgung der meist aus dem erdölbasierten Stoff PET bestehenden Verpackungen ist problematisch. Nur ein Teil davon kann tatsächlich recycelt werden. Obendrein belastet der Plastikmüll zunehmend die Weltmeere und gefährdet die Artenvielfalt der Meeresbewohner. Japanische Forscher haben nun eine einmalige Entdeckung gemacht: In Proben eines Recylinghofes für PET-Flaschen fanden sie ein Bakterium, das in der Lage ist, den Kunststoff auf natürliche Weise abzubauen und zu verwerten, wie das Team im Fachjournal Science (2016, Bd. 351, S.1196) berichtet.

Rund ein Drittel der weltweit produzierten knapp 300 Millionen Tonnen Kunststoffe werden jährlich für Verpackungen eingesetzt. 50 Millionen Tonnen bestehen davon aus Polyethylenterephthalat - kurz PET, der vor allem in Getränkeflaschen vorkommt. Das Problem: Nur ein Teil der Kunststoffprodukte können recycelt werden. Das Gros davon wird entweder professionell verbrannt oder wird als Müll in der Natur entsorgt. Die fein zerriebenen Mikroplastikteilchen belasten indes nicht nur das Grundwasser. Auch die Ozeane sind voll davon und werden zunehmend zu einer Gefahr für die Meeresbewohner. Deutsche und belgische Forscher konnten erst kürzlich belegen, dass jährlich bis zu acht Millionen Tonnen Plastikmüll aufs Meer hinausgetrieben werden und Teile davon

Bakterien als Recyclinghelfer

Die Suche nach biobasierten und biologisch abbaubaren Alternativen zum erdölbasierten Kunststoff PET läuft daher weltweit auf Hochtouren und wird auch vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in zahlreichen Projekten gefördert. Vielversprechende Entwicklungen aus deutschen Laboren gibt es bereits. Dazu zählen umweltfreundliche  oder Doch das eigentliche Problem bleibt die umweltfreundliche Entsorgung des Kunststoffes. Ein europäisches Forscherteam unter deutscher Federführung der RWTH Aachen will das Problem mit Hilfe von Bakterien lösen, um Plastikmüll in

Bakterium knackt PET-Oberfläche und bildet kunstoffzersetzendes Enzym

Japanische  Forscher präsentieren nun in Science einen solchen bisher einmaligen bakteriellen Recyclinghelfer. In Proben aus einer Recyclingstation für PET-Flaschen stießen die Wissenschaftler aus Kyoto, Yokohama und Yamaguchi auf ein bislang einzigartiges Bakterium. Der Mikrobenstamm Ideonella sakaiensis wurde in einem Konsortium mehrerer Mikroorganismen identifiziert und ist in der Lage, die Polymerketten des PET-Kunststoffs zu „knacken“. Die Untersuchungen ergaben, dass sich Ideonella sakaiensis überraschend an den PET-Oberflächen anheften kann und dort ein hochspezifisches Enzym (PETase) ausstößt, das wiederum die chemischen Bindungen im Kunststoff aufbricht. Die Abbauprodukte werden danach vom Mikroorganismus aufgenommen und von einem zweiten selektiven Enzym (MHETase) in der Zelle in die Monomere Ethylenglykol und Terephthalsäure gespalten. Diese PET-Grundbaustoffe können der Studie zufolge somit komplett verstoffwechselt werden und dienen folglich als alleinige Wachstumsquelle des Mikroorganismus. „Bislang waren nur ganz wenige Enzyme bekannt, die überhaupt und auch nur eine sehr geringe Aktivität im Abbau von PET zeigen“,  so der Greifswalder Biochemiker Uwe Bornscheuer in einem Begleitartikel in Science. Die glatte Kunststoffoberfläche des Polymers galt bisher als unzugänglich. „Hier scheint der Ideonella sakaiensis-Stamm besondere Mechanismen entwickelt zu haben, die das japanische Forscherteam aber noch nicht im Detail aufklären konnte“, so der Forscher

Chance für umweltfreundliche PET-Synthese

Bornscheuer ist überzeugt, dass der Mikroorganismus genutzt werden könnte, um den Kunststoff PET umweltfreundlich zu verwerten. Mit dem Wissen um die beteiligten Enzyme könnten zudem Verfahren entwickelt werden, um das Monomer Terephthalsäure zu isolieren und für die Synthese von PET wieder einzusetzen. „Dies würde ohne Zweifel eine erhebliche Umweltentlastung darstellen, da auf den Einsatz von Erdöl zur Herstellung dieses Kunststoffes verzichtet werden könnte“, so der Biochemiker.  Faszinierend ist auch, dass das Bakterium offenbar nur eine kurze Zeit brauchte um sich an das erst vor 70 Jahren entstandene Substrat PET anzupassen.