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Forschung Ein Mittel gegen die Plastikflut? Neues Enzym kann Kunststoffe zersetzen

Bagger auf einer riesigen Deponie mit Plastikmüll
Schätzungsweise 4,9 Milliarden Tonnen Plastikmüll befinden sich derzeit auf Deponien und in der Umwelt
© vchalup - Adobe Stock
Eine Enzymvariante, die von einem Forschungsteam der University of Texas in Austin entwickelt wurde, ist dazu in der Lage, Kunststoff binnen Stunden zu zersetzen. Die Entdeckung könnte dabei helfen, das weltweite Problem mit dem Plastikmüll zu lösen

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der University of Texas in Austin ist es gelungen, eine Enzymvariante zu entwickeln, die Polyethylenterephthalat (PET) – ein weltweit verbreiteter Kunststoff, der in vielen Verpackungen und Fasern zu finden ist und dessen Abbau normalerweise Jahrhunderte dauert – in nur wenigen Stunden in seine Bestandteile zu zerlegen. Die Entdeckung veröffentlichte das Forschungsteam Ende April in der Fachzeitschrift "Nature".

Das Enzym FAST-PETase, welches aus dem vor einigen Jahren entdeckten Enzym PETase weiterentwickelt wurde, könnte dabei helfen, eines der größten Umweltprobleme unserer Zeit zu lösen: die Milliarden Tonnen an Plastikmüll zu zersetzen, die sich auf den Mülldeponien stapeln und die Umwelt verschmutzen.

Seit 1964 hat sich die Produktion von Plastik verzwanzigfacht. Im Jahr 2019 wurden weltweit circa 368 Millionen Tonnen Kunststoff hergestellt und es wird damit gerechnet, dass sich die Menge produzierten Plastiks in den nächsten 20 Jahren sogar noch verdoppeln wird.

Weltweit etwa 4,9 Milliarden Tonnen Plastikmüll

Insgesamt wurden weltweit bislang 8,3 Milliarden Tonnen Kunststoffe hergestellt, davon landeten schätzungsweise 4,9 Milliarden Tonnen auf Deponien oder in der Umwelt. Der Rest befindet sich in Gebäuden oder ist anderweitig im Gebrauch, zum Beispiel als Baustoff in der Infrastruktur. Ein weiterer Teil, etwa 800 Millionen Tonnen Kunststoff, wurde verbrannt.

Global betrachtet werden 72 Prozent der gebrauchten Plastikverpackungen nicht wiederverwertet, 40 Prozent davon werden in Mülldeponien gelagert und 32 Prozent verlassen das System – gelangen also unkontrolliert in die Umwelt. Der globale Eintrag von Plastikmüll in die Meere wird auf 4,8 bis 12,7 Millionen Tonnen pro Jahr geschätzt. Dabei wird angenommen, dass die Hauptmenge des Plastikmülls von Land über Flüsse in die Meere eingetragen wird.

Problematisch ist das umweltverschmutzende Plastik vor allem deshalb, weil es sich – wenn überhaupt – über einen extrem langen Zeitraum zersetzt. Genaue Zahlen über die Abbauzeiten von Kunststoffen gibt es nicht. Die Schätzungen reichen je nach Art des Kunststoffs aber von einigen Jahren bis hin zu 2000 Jahren.

Enzym FAST-PETase zersetzt Plastik binnen Stunden

Das neu entwickelte EnzymFAST-PETase ist dazu in der Lage, Kunststoffe in Stunden bis Tagen in kleine Teile zu zerlegen (Depolymerisation) und anschließend chemisch wieder zusammenzusetzen (Repolymerisation). Aus den zerlegten Bestandteilen, so genannte Monomere, lässt sich also wiederum neuer Kunststoff herstellen.

Das Enzym kann den Prozess bei weniger als 50 Grad Celsius durchführen und hat so das Potenzial, das Kunststoff-Recycling in großem Maßstab zu beschleunigen. Große Industrien könnten ihre Umweltauswirkungen durch die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Kunststoffen auf molekularer Ebene verringern.

Das Forschungsprojekt der University of Texas in Austin konzentriert sich als Nächstes darauf, die Enzymproduktion zu steigern, um eine industrielle und umweltfreundliche Anwendung möglich zu machen. Die Forschenden haben die Technologie zum Patent angemeldet und planen verschiedene Anwendungsbereiche.

Dazu zählen die Sanierung von Mülldeponien und die Ökologisierung von Industrien, die viel Abfall produzieren. Ein weiterer wichtiger Einsatzbereich ist die Umweltsanierung, um verschmutzte Standorte von Plastik zu befreien.


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