Wissenschaftler sehen im sogenannten „Super-Enzym“, das Plastik abbaut, einen entscheidenden Fortschritt im Kampf gegen die Plastikverschmutzung.
Dieses optimierte Protein kombiniert zwei Enzyme aus dem Bakterium Ideonella sakaiensis, das sich von Plastikflaschen ernährt.
Prof. John McGeehan, Direktor des Center for Enzyme Innovation (CEI) an der University of Portsmouth, erklärt: Im Unterschied zum natürlichen Abbau, der Hunderte Jahre dauert, wandelt das Super-Enzym Kunststoff in seine ursprünglichen Bausteine innerhalb weniger Tage um.
„Derzeit gewinnen wir diese Bausteine aus fossilen Rohstoffen wie Öl und Gas – das ist unhaltbar“, betont er. „Mit Enzymen können wir Kunststoffabfall in Tagen abbauen.“
Das Verfahren ermöglicht ein endloses Recycling von Kunststoffen und reduziert die Abhängigkeit von fossilen Ressourcen.
2018 entdeckte Prof. McGeehan mit seinem Team zufällig, dass eine modifizierte PETase Plastik in Tagen zerlegt.
In der aktuellen Studie, veröffentlicht in Proceedings of the National Academy of Sciences, kombinierten sie PETase mit MHETase. Die Abbaurate von Plastikflaschen verdoppelte sich. Durch Gentechnik verbanden sie die Enzyme wie „zwei Pac-Männer mit einer Schnur“.
„So entstand ein Super-Enzym, das sechsmal schneller wirkt als PETase allein. Ein Meilenstein, da Ozeanplastik sonst Jahrhunderte braucht, um sich natürlich zu zersetzen“, sagt Prof. McGeehan.
„Es zerfällt durch Sonne und Wellen zu Mikroplastik – eine Gefahr für die Umwelt.“
Tests belegen den Abbau von PET (Polyethylenterephthalat), dem Kunststoff für Getränke- und Saftflaschen. Trotz guter Recycelbarkeit verbleibt entsorgtes PET Jahrhunderte in der Natur.
Das Enzym wirkt auch auf PEF (Polyethylenfuranoat), einen zuckerbasierten Kunststoff für Bierflaschen, nicht jedoch auf andere Plastikarten.
Zusammen mit US-Kollegen nutzte Prof. McGeehan Röntgenstrahlen der Diamond Light Source in Oxfordshire, um 3D-Strukturen der Enzyme zu kartieren. Diese Blaupausen halfen, das Super-Enzym zu optimieren.
Nächste Schritte: Noch schnellere Prozesse für kommerzielle Anwendungen.
„Je rascher die Enzymproduktion, desto effizienter der Abbau und rentabler das Recycling. Wir müssen mit billigem Öl konkurrieren“, so Prof. McGeehan.