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28.10.2020

Szenarien für mikrobielles Plastikrecycling

Forschende haben sechs Prinzipien formuliert, um Kunststoffe wieder in den Kreislauf zu bringen - denn Fortschritte beim mikrobiellen Recycling gibt es derzeit nur beim PET.

Plastikpartikel sind mittlerweile überall zu finden - auch im Meer.
Quelle: 
Jan Meßerschmidt

Gegenstände aus Kunststoffen halten extrem lange. Der offensichtliche Vorteil der Langlebigkeit ist ebenso ein Problem, da das aus fossilen Rohstoffen bestehende Material nachweislich die Umwelt belastet. Das Problem sind Mikroplastikpartikel, die durch Zersetzung entstehen und große Entfernungen überwinden können. Mittlerweile sind sie überall zu finden – im Boden, Grundwasser, Meer und in der Nahrungskette. Kunststoffe zu recyceln und den Rohstoff wieder in den Kreislauf zurückzuführen, ist eine Alternative, das Plastikproblem in den Griff zu bekommen und den Rohstoff nicht zu vergeuden. Bisher wird aber nur ein geringer Teil aller Kunststoffe hierzulande wiederverwertet, denn die Verfahren sind sehr aufwendig.

Mikrobielles Kunststoffrecycling auf dem Prüfstand

Neue biotechnologische Verfahren könnten hier Abhilfe schaffen. Im Fokus stehen Enzyme und Mikroorganismen, die in der Lage sind, bestimmte Kunststoffe abzubauen. Den Stand der Forschung zum biotechnologischen Recycling von Kunststoffen hat ein Team nun genauer untersucht und gleichzeitig Strategien für eine biobasierte Kreislaufwirtschaft formuliert. Im Fokus der Untersuchung standen biotechnologische Verfahren mit Mikroorganismen, die Abbauprodukte aus Kunststoffen als Nahrungsquelle nutzen, um werthaltige Produkte zu bilden -  im Ergebnis ein sogenanntes „Up-cycling“. Die verfütterten Plastikabfälle stammten sowohl aus Ozeanen als auch aus Haushalten.

Fortschritte auf PET-Recycling beschränkt

Wie die Forscher im Fachjournal Nature Catalysis berichten, sind die Forschritte des mikrobiellen Plastikrecyclings derzeit noch beschränkt. „Während für den vielfältig genutzten Kunststoff Polyethylenterephthalat (PET) bereits hocheffiziente Enzyme entdeckt und verbessert wurden, die ein wirtschaftliches Recycling ermöglichen, gibt es für die meisten anderen Kunststoffe bislang kaum signifikante Fortschritte“, erläutert Uwe Bornscheuer von der Universität Greifswald.

Bereits im Jahr 2016 fanden Forschende aus Japan erstmals ein Bakterium, das in der Lage ist, PET zu zersetzen. „Leider gibt es auch eine Reihe Veröffentlichungen, die falsche Hoffnungen wecken. In manchen Berichten über Kunststoff-fressende Insekten fehlen beispielsweise wissenschaftlich fundierte Belege“, argumentiert Ren Wei, der in Greifswald eine Nachwuchsgruppe am Institut für Biochemie leitet.

Strategie für zukünftige Kreislaufwirtschaft

Der Abbau von Kunststoffen kann bis zu 450 Jahre dauern. Verfahren, die diesen Prozess beschleunigen, sollten den Forschenden zufolge jedoch nach ihrer Verwendung verschieden sein. „Wir müssen zwei Aspekte unterscheiden: Kunststoffe, die wir bewusst in die Natur ausbringen, wie beispielsweise Mulchfolien für die Landwirtschaft, müssen sehr rasch biologisch abgebaut werden können – also innerhalb von Wochen oder Monaten. Für langlebiges Plastik benötigen wir eine mittelfristige Lösung. Ein Abbau sollte innerhalb von wenigen Jahren – statt wie bisher in Hunderten von Jahren – sichergestellt sein.“

Die Rückführung von Kunstoffen in die Kreislaufwirtschaft sollte den Experten zufolge daher sechs Prinzipien folgen: überdenken – ablehnen – reduzieren – wiederverwenden – recyceln – ersetzen. Auch eine lebhafte Debatte darüber, wie eine Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe in naher Zukunft erreicht werden kann, empfehlen die Studienautoren. Die Untersuchung fand im Rahmen des Verbundprojektes MIX-UP statt und wurden über das Europäische Forschungsprogramm Horizon 2020 finanziert. Daran beteiligt waren die Universität Greifswald, die RWTH Aachen, das Fraunhofer-Institut UMSICHT und das University College Dublin.

bb

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