Ein neues Enzym aus Kompost hat gerade einen Geschwindigkeitsrekord für den Abbau von Plastik aufgestellt

Ein Plastikbehälter, der auf eine Mülldeponie geworfen wird, kann es aufnehmen Hunderte von Jahren auf natürliche Weise abgebaut werden, aber ein neu entdecktes Enzym kann den Abfall in weniger als einem Tag auffressen.

Die hocheffiziente Polyester-Hydrolase, bekannt als PHL7, wurde kürzlich auf einem deutschen Friedhof gefunden, wo er Kompost kaute.

Im Labor fanden Forscher heraus, dass es Polyethylenterephthalat (PET) innerhalb von 16 Stunden zu 90 Prozent zersetzen konnte.

PHL7 ist nicht der erste von Wissenschaftlern entdeckte natürliche „Plastikfresser“, aber er ist der schnellste.

Im Jahr 2016 wurde in einer Recyclinganlage in Japan ein PET-Schwalbenenzym namens LLC gefunden. In den Jahren seitdem wurde es als Goldstandard-Kunststoff-Schnapper angekündigt. Aber der neu entdeckte PHL7 ist doppelt so schnell bei der Arbeit.

Seit 2016 wird das LLC-Enzym von Wissenschaftlern angepasst, um eine noch gefräßigere Mutante zu schaffen, als es natürlich ist, aber selbst diese synthetische Kreation kann ein oder zwei Dinge von PHL7 lernen.

„Das in Leipzig entdeckte Enzym könnte einen wesentlichen Beitrag zur Etablierung alternativer energiesparender Kunststoffrecyclingverfahren leisten“, sagen Mikrobiologe Wolfgang Zimmermann von der Universität Leipzig in Deutschland.

„Der jetzt in Leipzig entwickelte Biokatalysator hat gezeigt, dass er beim schnellen Abbau gebrauchter PET-Lebensmittelverpackungen hocheffizient ist und sich für den Einsatz in einem umweltfreundlichen Recyclingprozess eignet, bei dem aus den Zersetzungsprodukten neue Kunststoffe hergestellt werden können.“

Leider können weder PHL7- noch LCC-PET-Kunststoff mit höherer Kristallinität (besser organisierte Molekularstruktur) vollständig abgebaut werden, wie sie in einigen Flaschen verwendet werden.

Aber wenn PHL7 einen PET-Kunststoffteich aus Fruchtkunststoff bekommt, kann er den Abfall in weniger als 24 Stunden abbauen.

Noch besser ist, dass die Nebenprodukte dieses Recyclingprozesses zu neuen Kunststoffbehältern umgebaut werden können.

Die Recyclingmöglichkeiten sind enorm. Jedes Jahr mehr als 82 Millionen Tonnen PET wird weltweit hergestellt, und nur ein kleiner Prozentsatz wurde zu neuem Kunststoff recycelt.

Selbst wenn ein Kunststoffprodukt zu einer Recyclinganlage geschickt wird, ist der Prozess des Einschmelzens und der Schaffung von etwas Neuem energieintensiv und teuer.

Biologisches Recycling hingegen kann dazu beitragen, eine kostengünstige und effiziente Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe zu schaffen. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler Rennen zu entwickeln plastikfressende Bakterien für genau diesen Zweck.

PHL7 hebt sich von anderen bisher gefundenen Kandidaten ab. Die Art und Weise, wie es PET schnell abbaut, scheint von einem einzigen Baustein in seiner DNA abzuhängen.

An einem bestimmten Punkt in seiner Aminosäuresequenz trägt PHL7 ein Leucin, wo andere Enzyme einen Phenylalaninrest tragen. In der Vergangenheit wurde Leucin in dieser Position mit der Bindung von Polymeren an Enzyme in Verbindung gebracht.

Als Forscher in Deutschland in einem anderen Enzym Phenylalanin durch Leucin ersetzten, konnte der Organismus Plastik viel schneller abbauen. Tatsächlich entsprach seine Wirksamkeit der von PHL7.

Im Vergleich zu LLC-Enzymen konnte das PHL7-Enzym im Labor auch an mehr Polymere binden.

„Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Phenylalanin/Leucin-Ersatz möglicherweise teilweise für die Änderungen der Beiträge zur Bindungsenergie pro Rest in PHL7 verantwortlich ist“, so die Autoren schreiben.

PHL7 ist nicht nur schnell, dieses Enzym erfordert keine Vorbehandlung vor dem Graben. Es frisst Kunststoff, ohne zu mahlen oder zu schmelzen.

Auch der Prozess der Reassemblierung der Nebenprodukte muss nicht von Petrochemikalien abhängen.

„So“, die Autoren schließen„Durch die Verwendung von leistungsstarken Enzymen wie PHL7 ist es möglich, thermogeformte PET-Verpackungen nach dem Gebrauch direkt in einem geschlossenen Kreislauf mit geringem CO2-Fußabdruck und ohne den Einsatz von Petrochemikalien zu recyceln, was zu einem nachhaltigen Recyclingprozess von ‚einem wichtigen PET‘ führt Plastikmüll realisiert. Strom.“

Angesichts des schlimmen Zustands der weltweiten Plastikverschmutzung klingt das wie ein wahr gewordener Traum. Das Forscherteam der Universität Leipzig arbeitet nun an einem Prototypen.

Die Studie wurde veröffentlicht in ChemSusChem.