Französische Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, die Recyclingrate von Kunststoffen zu erhöhen: Die Modifikation von Enzymen kann die Recyclingrate von Plastikflaschen in Ihren Händen um das Dreifache erhöhen. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden am 8. April in Nature veröffentlicht.
Als weltweit häufigste Kunststoffkomponente kann die weltweite Jahresproduktion von Polyethylenterephthalat (PET) 70 Millionen Tonnen erreichen. Obwohl in vielen Regionen PET-Kunststoffflaschen als Wertstoffe aufgeführt werden, ist die Recyclingquote nicht zufriedenstellend. Nur 30% dürfen recycelt und zu wenigfestem neuem Kunststoff hergestellt werden.
Es gibt ein weiteres peinliches Problem beim Recycling: PET-Kunststoff hat verschiedene Farben. Wenn es ohne Unterschied recycelt wird, werden schwarze oder graue Kunststoffpartikel nach Hochtemperaturschmelze produziert. Kunststoffprodukte dieser Art werden von Verpackungsherstellern nicht begrüßt. Daher werden diese recycelten Produkte oft zu Teppichen oder anderen minderwertigen Kunststofffaserprodukten hergestellt, und das Endziel ist immer noch Deponierung oder Verbrennung.
Um diese Probleme zu lösen, suchten die Forscher nach Enzymen, die PET und andere Kunststoffkomponenten aus verschiedenen Mikroorganismen zersetzen können. Im Jahr 2012 fanden Forscher der Universität Osaka in Japan Blattzweigkompostcutinase (LLC) im Kompost. Dieses Enzym kann PET-Moleküle spalten, hat aber die Nachteile einer langsamen Zersetzung und einer schlechten Haltbarkeit.
So arbeiteten Wissenschaftler der Universität Toulouse mit der Sustainable Plastics Company zusammen, um mit der Kristallstruktur von LLC zu beginnen und sie zu modifizieren.
LLC kann Kunststoffe abbauen, weil sie sich mit der chemischen Bindung verbinden kann, die Terephthalat und Ethylenglykol im PET-Molekül verbindet und brechen kann. An der Kreuzung fanden die Forscher eine wichtige Aminosäure, und auf dieser Grundlage wurden Hunderte von mutierten Versionen von LLC transformiert. Damit es bei höheren Temperaturen funktioniert, fügten die Forscher auch thermostabile Enzyme hinzu.
Nach der Synthese, Screening, und Vergleich einer großen Anzahl von mutierten Versionen, fanden die Forscher schließlich eine verbesserte Version von LLC, die 10.000 Mal effizienter beim Brechen chemischer Bindungen als die ursprüngliche Version ist. Darüber hinaus beträgt die maximale Betriebstemperatur der Originalversion 65°C, und die verbesserte Version erhöht diese Temperatur auf 72°C.
Im Reaktor kann das verbesserte Enzym innerhalb von 10 Stunden 200 Gramm PET-Kunststoff zersetzen, mit einer Zersetzungseffizienz von 90%. Die Forscher modifizierten die PET-Rohstoffe entsprechend und fanden heraus, dass die Ausponen aus den neuen Materialien so stark sind wie die aus traditionellen Kunststoffen.
Die Technologie hat ihre Anwendungsskala erweitert, und verwandte Unternehmen bauen Demonstrationsanlagen. Es wird geschätzt, dass hunderte Tonnen PET pro Jahr recycelt werden können, und es ist geplant, im nächsten Jahr fertig zu werden. Allerdings ist die Technologie derzeit nicht in der Lage, das Recycling anderer Kunststoffarten wie Polyethylen und Polystyrol zu realisieren, und es ist noch nicht bekannt, ob die Technologie erfolgreich vermarktet werden kann. Einige Forscher sagten jedoch, dass Verbraucher und Hersteller in Zukunft möglicherweise bereit sein werden, etwas höhere Preise für den gleichen starken, aber recycelbareren recycelten Kunststoff zu zahlen.
