Einer der Motoren der wirtschaftlichen Entwicklung in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts waren Kunststoffe. Sie sind billig, einfach herzustellen, widerstandsfähig, elastisch und, falls lose, transparent, haben aber eine Kehrseite, da sie biologisch nicht abbaubar sind, da kein lebender Organismus in der Lage ist, sich von ihnen zu ernähren.
Ihre lange Haltbarkeit ist zweifelsohne eine der großen Herausforderungen, vor denen wir stehen, denn bis Polymere auf molekularer Ebene zerfallen, müssen mindestens vierhundertfünfzig Jahre vergehen.
Es wird geschätzt, dass weltweit mehr als 300 Millionen Tonnen Kunststoff produziert werden, von denen 90 % aus Öl stammen und ein kleiner Teil, etwa 15 %, weltweit zurückgewonnen und verwertet werden.
Von dieser astronomischen Menge treiben jedes Jahr durchschnittlich acht Millionen Tonnen in unseren Ozeanen, wo sie versinken, sich in den Sedimenten anreichern oder in die menschliche Nahrungskette gelangen.
Kurzfristige Prognosen sind alles andere als rosig, einige maßgebliche Stimmen schätzen, dass bis 2050 die Produktion von Plastikmüll dreizehn Milliarden Tonnen erreichen wird. Eine Zahl, die uns zweifelsohne zu energischen und dringenden Maßnahmen zwingt.
Danke, dass wir 2016 die Existenz eines möglichen Verbündeten entdeckt haben, und wie so oft in der Wissenschaftsgeschichte spielte der Zufall eine wichtige Rolle. In diesem Jahr untersuchte eine Gruppe japanischer Wissenschaftler Bakterienkolonien in einer Recyclinganlage in der Stadt Sakai, Japan. Während dieser Zeit analysierten wir neben der Komponente (Ethylenglykol und Terephthalsäure) auch die Bakterien, die aus den Polyethylenterephthalat (PET)-Rückständen extrahiert wurden.
Überrascht entdeckten sie, dass ein Bakterium namens Ideonella sakaiensis in der Lage war, PET als primäre Kohlenstoffquelle zu nutzen. Einige Zeit später konnte gezeigt werden, dass der Mikroorganismus über zwei Schlüsselgene verfügt, die PET „fressen“ können: eine PETase und eine Mono(2-hiroexieethyl)terephthalat-Hydrolase.
Eine hoffnungsvolle Lösung
Die Entdeckung der Stoffwechselkette ermöglichte es zu erklären, warum sich Ideonella in einer Recyclinganlage niedergelassen hat, aber was noch zu enträtseln ist, ist der Weg, auf dem sich das Bakterium entwickelt hat, um einen Kunststoff umzuwandeln, der im Patent angemeldet wurde Jahrzehnt der vierziger Jahre des letzten Jahrhunderts, in seiner Nahrungsquelle.
Das Bakterium ist in der Lage, PET in Poly(3-hydroxybutyrat) – auch bekannt als PHB – umzuwandeln, eine Art biologisch abbaubarer Kunststoff. Der Reiz dieser Geschichte liegt darin, dass PET bei einer Temperatur von 0,13 °C mit einer Rate von schätzungsweise 30 mg pro Quadratzentimeter pro Tag abgebaut wird, eine Eliminationsrate, die „extrem langsam“ wird.
Das Glück lächelte uns 2018 erneut zu, als Forscher der Postmouth University (UK) versehentlich ein Enzym entwickelten, das die bakterielle PETase verstärkte.
Derzeit wurde versucht, einen weiteren Schritt zur Steigerung seiner Produktivität zu unternehmen, indem das mutierte Enzym in ein extremophiles Bakterium „eingebaut“ wurde, das Temperaturen über 70 °C standhalten kann, eine Zahl, bei der PET viskoser ist. Dieser „Transfer“ könnte den Abbauprozess um bis zu 10 % beschleunigen.
All diese Erkenntnisse könnten uns eine Pause geben und ein Fenster der Hoffnung öffnen, denn die Bakterien „fressen Kunststoffe“ wären Teil der Lösung des durch Kunststoffe verursachten Umweltproblems.
Herr Jara
Pedro Gargantilla ist Internist am Krankenhaus El Escorial (Madrid) und Autor mehrerer populärer Bücher.
