Newsflash: Wir haben ein Plastikproblem. Wenn sich die aktuellen Trends in der Kunststoffproduktion fortsetzen, werden wir bis 2050 34 Milliarden Tonnen Plastikmüll produzieren. Das ist das Vierfache der Menge, die wir seit der Einführung von Kunststoff im Jahr 1907 produziert haben - und fast die Hälfte davon wird in den Deponien landen Forschung.
Aber es gibt Hoffnung. Wissenschaftler haben ein aus Bakterien gewonnenes Enzym entwickelt, das eine Art von Kunststoff vollständig zersetzt, und sie planen, einen neuen chemischen Prozess zu entwickeln, der schnell und sicher eine große Menge Plastikmüll beseitigen kann, findet eine neue Studie in der Zeitschrift Proceedings of the Nationale Akademie der Wissenschaften.
Forscher der University of Portsmouth und des National Renewable Energy Laboratory des US Department of Energy untersuchten PETase, ein kürzlich entdecktes natürliches Enzym (oder eine von Bakterien produzierte Chemikalie), das Polyethylenterephthalat (PET) frisst.
PET ist ein flexibler Kunststoff, der durch die Verarbeitung von Erdöl hergestellt wird und rund 10 Prozent aller weltweit produzierten Kunststoffe ausmacht. Laut British Plastics Federation werden etwa 70 Prozent der Erfrischungsgetränke in Kunststoff-PET-Flaschen abgefüllt. Es gibt es erst seit den 1940er Jahren und es bricht nicht für Hunderte von Jahren aus. Das bedeutet, dass wir derzeit nur vier Möglichkeiten haben, um mit Plastikmüll umzugehen: Er kann recycelt, in Brennstoff oder Energie umgewandelt, in verwaltete Müllsysteme entsorgt oder entsorgt werden, laut der Ocean Conservancy.
Aktuelle PET-Recycling-Verfahren sind jedoch relativ ineffizient, erklärt Lee Woodcock, Ph.D., Studienautor und Associate Professor an der Fakultät für Chemie der University of South Florida - die die Menge an PET begrenzt, die tatsächlich recycelt wird. "Letztlich bedeutet dies, dass viel mehr davon auf Deponien und in der Umwelt wie der Ozean landet, als es sollte", sagt er. In der Tat wurden schätzungsweise 79 Prozent aller jemals hergestellten Kunststoffe bis heute verworfen, wie ein Stapel schwimmenden Plastikmülls im Pazifik zeigt, der dreimal so groß ist wie Frankreich.
Woodcocks Team wollte verstehen, wie sich das PETase-Enzym entwickelt und ob es verbessert werden könnte. Mit Hilfe eines leistungsfähigen neuen Mikroskops namens Synchrotron entwickelten sie versehentlich ein Enzym, das Kunststoff noch besser verdaut als das in der Natur vorkommende Enzym. Das neu entdeckte Enzym arbeitet mit einem Enzympaar (PETase und MHETase), das den vollständigen Abbau von PET in seine ursprünglichen Bausteine ermöglicht.
"Obwohl die Verbesserung moderat ist, legt diese unerwartete Entdeckung nahe, dass es Raum gibt, diese Enzyme weiter zu verbessern, was uns näher an eine Recyclinglösung für den ständig wachsenden Berg von ausrangierten Kunststoffen bringt", sagte der Studienautor John McGeehan, Ph.D. Professor für Strukturbiologie und Direktor des Instituts für biologische und biomedizinische Wissenschaften an der School of Biological Sciences in Portsmouth.
Die Forscher arbeiten nun daran, herauszufinden, wie das Enzym verbessert werden kann, damit es den industriellen Kunststoff schneller abbauen kann, was mit relativ geringen Veränderungen möglich ist. "Dies ist ein sehr starkes Anzeichen dafür, dass weiteres Enzym-Engineering durchgeführt werden kann, um seine Aktivität stark zu steigern. Dies wird zweifellos in den kommenden Jahren eine große weltweite Anstrengung sein ", sagt Woodcock.
Woodcock erwartet, dass es etwa ein Jahrzehnt dauern wird, bevor die Wissenschaftler PETase genug verbessern, um unser Kunststoffproblem zu lösen. "Mit diesen Verbesserungen wird die Möglichkeit, Pilotapplikationen zum Testen von Enzymen auf Kunststoffrecycling zu entwickeln, viel praktischer und führt letztendlich zu einer industriellen Anwendung", sagt Woodcock.
PET ist nur eine der vielen Arten von Kunststoffen, aber Wissenschaftler suchen aktiv nach ähnlichen Lösungen für andere Kunststoffe. Woodcock sagt, dass sein Team auch ihre konstruierte PETase auf eine andere potenzielle nächste Generation Ersatz für PET, Polyethylen Furandicarboxylat (oder PEF) getestet. "Wir planen, die Prüfung von PETase auf andere problematische Kunststoffe auszuweiten und Enzym-Engineering auf einer Kunststoffbasis durchzuführen", sagt er.
In der Zwischenzeit empfiehlt Greenpeace, die folgenden Schritte zu ergreifen, um Ihren Kunststoffverbrauch zu reduzieren und Abfall zu reduzieren:
- Verwenden Sie wiederverwendbare Wasserflaschen und Kaffeetassen.
- Kunststoffhalme und Einwegbesteck überspringen.
- Bringen Sie Ihre eigenen Stofftaschen mit, um im Supermarkt einzukaufen.
- Wählen Sie möglichst frische Lebensmittel (wie frische Produkte und Getreide aus den Großbehältern) über vorverpackte Lebensmittel - sie sind sowieso besser für Ihren Körper!
Was denken Sie?
Was machst du, um deinen Plastikgebrauch zu verringern? Wussten Sie, dass der Great Pacific Garbage Patch existiert? Lassen Sie es uns in den Kommentaren wissen.
