Neues Messverfahren soll Entwicklung mehrfach recyclebaren Kunststoffs beschleunigen
Biologisch abbaubare Kunststoffalternativen zu PET stellen bisher ein
Nischenprodukt dar und können für viele Anwendungen nur bedingt eingesetzt
werden. Neben Strategien zur Plastikmüllvermeidung werden Verfahren zum
Recycling immer wichtiger. Wissenschaftler:innen der Universität Leipzig
haben nun ein Messverfahren entwickelt, das die Entwicklung mehrfach
recyclebaren Kunststoffs beschleunigen soll. Die Ergebnisse wurden nun im
Journal „ACS Catalysis“ veröffentlicht, einem der renommiertesten
Fachjournale zum Thema Biokatalyse/Enzyme.
Neben dem energieintensiven chemischen Recycling hat die Wiederverwertung
von Polyestern, wie PET, mit Hilfe von Enzymen in den letzten Jahren in
der Forschung grosses Interesse geweckt. So wurden bereits mehrere Enzyme,
sogenannte Polyester-Hydrolasen, in Bakterien und Pilzen entdeckt, die
PET-Sorten gut abbauen können.
Diese Enzyme stellen einen vielversprechenden Ansatz zum umweltschonenden
Recycling von PET-Verpackungsmaterialien dar. Durch die enzymatische
Aufspaltung in einzelne PET-Bausteine wird im Gegensatz zu jetzigen
Recycling-Verfahren der Kunststoff nicht verunreinigt, so dass das
Recycling theoretisch wiederholt ohne Qualitätsverlust möglich ist. Für
einen industriellen Einsatz müssen diese Enzyme jedoch noch deutlich
verbessert werden. Dies ist bisher ein sehr langwieriger und manueller
Prozess, bei dem die Enzyme immer wieder verändert und anschließend die
neuen Eigenschaften aufwändig getestet werden müssen. So kann es Jahre
dauern, bis ein Enzym die gewünschte hohe Recycling-Aktivität besitzt.
Um den Prozess der Entwicklung von neuen maßgeschneiderten Enzymen zum
Abbau von Kunststoffen zu beschleunigen, haben Wissenschaftler:innen der
Universität Leipzig eine Methode entwickelt, mit der man erstmals die
Arbeit der Enzyme zerstörungs- und markierungsfrei in Echtzeit verfolgen
und quantifizieren kann, so Projektleiter Dr. Heinz-Georg Jahnke, Leiter
der Arbeitsgruppe Molekularbiologisch-biochemisc
Universität Leipzig: „Durch den Einsatz der Impedanzspektroskopie können
viele Proben gleichzeitig analysiert werden, wie wir in einem ersten
Demonstrator erfolgreich zeigen konnten. Auf Basis unserer Arbeit können
jetzt automatisierte Messsysteme gebaut werden, mit deren Hilfe
Kunststoff-abbauende Enzyme in Hochdurchsatzanalysen schnell und
praxisrelevant entwickelt werden. Wir können mit diesem Verfahren Enzyme
an Kunststoff-Proben alltäglicher Quellen, wie Einwegverpackungen, testen,
also unter realen Bedingungen.“ Das ist entscheidend, da sich die Proben
realer Gegenstände häufig deutlich von idealisierten Laborproben
hinsichtlich Ihrer Abbaubarkeit unterscheiden.
Die Wissenschaftler:innen erhoffen sich, dass mit Hilfe dieses Verfahrens
die Entwicklung mehrfach wiederverwendbarer Kunststoffe in der
industriellen Wiederverwertung deutlich beschleunigt wird. Im nächsten
Schritt soll die Technologie daher gemeinsam mit Industriepartnern zu
einem marktfähigen Produkt entwickelt werden, das in der Forschung und bei
Unternehmen zur Suche nach besonders guten Enzymen zum Abbau von
Kunststoffen oder leicht zu recycelbaren neuen Kunststoffen angewendet
werden kann.
Das Verfahren wurde im Rahmen des interfakultären Transfer-Zentrums für
bioaktive Materie b-ACTmatter entwickelt, welches aus dem Bundesprogramm
„Stärkung der Transformationsdynamik und Aufbruch in den Revieren und an
den Kohlekraftwerkstandorten – STARK“ gefördert wird. Ziel des b-ACTmatter
ist die Entwicklung neuer Materialien und Technologien, die zu einer
innovativen, nachhaltigen und kreislauffähigen Entwicklung der Wirtschaft
beitragen. „Insgesamt ist dies ein wichtiger Schritt, der die Schwelle für
die Anwendung neuer Enzyme zum Abbau von Kunststoffen oder sogar
Kunststoffgemischen deutlich senken kann", erklärt Prof. Dr. Frank Cichos,
einer der Leiter des b-ACTmatter. „Wir wollen mit dieser Technologie aus
Sachsen Beiträge zur Lösung großer Umweltprobleme und zur nachhaltigen
Nutzung von Kunstoffen und einer effektiven Kreislaufwirtschaft leisten“,
betont er.
- Aufrufe: 20