Gebrauchter Plastikmüll. Kemter/iStock
Plastikverschmutzung ist überall. Es zeigt sich als Mikroplastik die fast alles kontaminieren und sogar im Magen toter Wale. Das liegt daran, dass viel Plastik einfach nicht biologisch abbaubar ist und eine sehr lange Lebensdauer hat.
Forscher auf der ganzen Welt haben geniale Lösungen entwickelt wie Wiederverwendung von Kunststoff zu Bausteinen und sogar in nützliche Öle verwandeln. Aber das Problem besteht immer noch in großem Umfang.
Eine Enzymvariante, die schwer abbaubare Kunststoffe verschlingt
Jetzt, Ingenieure und Wissenschaftler der University of Texas in Austin haben eine innovative Lösung entwickelt, die unsere Plastikprobleme vielleicht ein für alle Mal löst, laut Aussage am Mittwoch von der Institution veröffentlicht. Die Lösung hat die Form einer Enzymvariante, die umweltbelastende Kunststoffe verschlingt, deren Abbau in der Regel Jahrhunderte in nur wenigen Stunden bis Tagen dauert.
„Die Möglichkeiten sind branchenübergreifend endlos, um diesen hochmodernen Recyclingprozess zu nutzen“, sagte Hal Alper, Professor am McKetta Department of Chemical Engineering an der UT Austin.
„Über die offensichtliche Abfallwirtschaft hinaus bietet dies auch Unternehmen aus allen Branchen die Möglichkeit, beim Recycling ihrer Produkte eine Führungsrolle zu übernehmen. Durch diese nachhaltigeren Enzymansätze können wir beginnen, uns eine echte Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe vorzustellen.“
Ergebnisse in nur 24 Stunden
Mit dem neuen Verfahren werden Kunststoffe in nur 24 Stunden vollständig in Monomere zerlegt. Das Projekt konzentriert sich auf Polyethylenterephthalat PET, ein Polymer, das 12 % aller weltweiten Abfälle ausmacht. Das Enzym ist so effizient, dass es sogar bei Umgebungstemperatur wirken kann, wodurch es für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet ist.
Die Forscher arbeiten jetzt an der Ausweitung der Enzymproduktion, um sie für industrielle und ökologische Anwendungen vorzubereiten. Diese werden die Form von Initiativen zur Deponiereinigung, der Ökologisierung von Industrien mit hohem Abfallaufkommen und sogar von Umweltsanierungen annehmen. Die Studie des Teams wurde veröffentlicht im Tagebuch Natur.
Zusammenfassung:
Plastikabfälle stellen eine ökologische Herausforderung dar, und der enzymatische Abbau bietet einen potenziell grünen und skalierbaren Weg für das Recycling von Polyesterabfällen. Polyethylenterephthalat PET macht 12 % des weltweiten festen Abfalls aus.5, und eine zirkuläre Kohlenstoffökonomie für PET ist theoretisch erreichbar durch schnelle enzymatische Depolymerisation, gefolgt von Repolymerisation oder Umwandlung/Verwertung in andere Produkte. Die Anwendung von PET-Hydrolasen wurde jedoch durch ihre mangelnde Robustheit gegenüber pH-Werten und langsamen Temperaturbereichen behindertReaktionsraten und Unfähigkeit, unbehandelte Post-Consumer-Kunststoffe direkt zu verwenden1. Hier verwenden wir einen strukturbasierten, maschinellen Lernalgorithmus, um eine robuste und aktive PET-Hydrolase zu entwickeln. Unsere Mutanten- und Gerüstkombination FAST-PETase: funktionale, aktive, stabile und tolerante PETase enthält fünf Mutationen im Vergleich zu WildTyp PETase N233K/R224Q/S121E aus der Vorhersage und D186H/R280A aus dem Gerüst und zeigt eine überlegene PET-hydrolytische Aktivität im Vergleich sowohl zum Wildtyp als auch zu gentechnisch veränderten Alternativen12 zwischen 30 und 50 °C und einer Reihe von pH-Werten. Wir zeigen, dass unbehandeltes Post-Consumer-PET aus 51 verschiedenen thermogeformten Produkten durch FAST-PETase in 1 Woche fast vollständig abgebaut werden kann. FAST-PETase kann auch unbehandelt depolymerisieren,amorphe Teile einer handelsüblichen Wasserflasche und eine ganze thermisch vorbehandelte Wasserflasche bei 50 ° C. Schließlich demonstrieren wir einen geschlossenen PET-Recyclingprozess unter Verwendung von FAST-PETase und Resynthese von PET aus den zurückgewonnenen Monomeren. Zusammengenommen zeigen unsere Ergebnisse einen gangbaren Wegfür enzymatisches Kunststoffrecycling im industriellen Maßstab.