14.06.2021 - University of Edinburgh

Bakterien als schmackhafte Lösung für die globale Plastikkrise?

Bakterien verwandeln Plastikmüll in Vanillearoma

Forscher haben entdeckt, dass das gewöhnliche Bakterium E. coli als nachhaltiger Weg eingesetzt werden kann, um Kunststoffabfälle in Vanillin umzuwandeln.

Vanillin ist der Hauptbestandteil von extrahierten Vanilleschoten und verantwortlich für den charakteristischen Geschmack und Geruch von Vanille.

Die Umwandlung könnte die Kreislaufwirtschaft fördern, die darauf abzielt, Abfall zu vermeiden, Produkte und Materialien im Gebrauch zu halten und positive Auswirkungen auf die synthetische Biologie zu haben, sagen Experten.

Die weltweite Plastikkrise hat dazu geführt, dass dringend neue Methoden zur Wiederverwertung von Polyethylenterephthalat (PET) entwickelt werden müssen. PET ist ein starker, leichter Kunststoff, der aus nicht erneuerbaren Materialien wie Öl und Gas gewonnen wird und weit verbreitet für die Verpackung von Lebensmitteln, Säften und Wasser in Convenience-Größen ist.

Jährlich fallen ca. 50 Millionen Tonnen PET-Abfall an, was schwerwiegende wirtschaftliche und ökologische Auswirkungen hat. PET-Recycling ist möglich, aber die bestehenden Verfahren erzeugen Produkte, die weiterhin zur weltweiten Plastikverschmutzung beitragen.

Um dieses Problem anzugehen, haben Wissenschaftler der Universität Edinburgh labortechnisch hergestellte E. coli verwendet, um Terephthalsäure - ein aus PET gewonnenes Molekül - über eine Reihe von chemischen Reaktionen in die hochwertige Verbindung Vanillin umzuwandeln.

Das Team demonstrierte auch, wie die Technik funktioniert, indem es eine gebrauchte Plastikflasche in Vanillin umwandelte, indem es die E. coli zu dem abgebauten Plastikmüll gab.

Die Forscher sagen, dass das produzierte Vanillin für den menschlichen Verzehr geeignet wäre, aber weitere experimentelle Tests sind erforderlich.

Vanillin wird in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie sowie bei der Formulierung von Herbiziden, Entschäumungsmitteln und Reinigungsprodukten verwendet. Die weltweite Nachfrage nach Vanillin lag 2018 bei über 37.000 Tonnen.

Joanna Sadler, Erstautorin und BBSRC Discovery Fellow von der School of Biological Sciences, University of Edinburgh, sagte: "Dies ist das erste Beispiel für die Verwendung eines biologischen Systems, um Kunststoffabfälle in eine wertvolle Industriechemikalie umzuwandeln, und dies hat sehr spannende Auswirkungen auf die Kreislaufwirtschaft.

"Die Ergebnisse unserer Forschung haben große Auswirkungen auf den Bereich der Nachhaltigkeit von Kunststoffen und zeigen die Leistungsfähigkeit der synthetischen Biologie, um reale Herausforderungen anzugehen."

Dr. Stephen Wallace, Principle Investigator der Studie und ein UKRI Future Leaders Fellow von der Universität Edinburgh, sagte: "Unsere Arbeit stellt die Wahrnehmung von Kunststoff als problematischem Abfall in Frage und zeigt stattdessen seine Verwendung als neue Kohlenstoffressource, aus der hochwertige Produkte gewonnen werden können."

Dr. Ellis Crawford, Publishing Editor bei der Royal Society of Chemistry, sagte: "Dies ist eine wirklich interessante Anwendung der mikrobiellen Wissenschaft auf molekularer Ebene, um die Nachhaltigkeit zu verbessern und auf eine Kreislaufwirtschaft hinzuarbeiten. Die Verwendung von Mikroben zur Umwandlung von umweltschädlichen Kunststoffabfällen in ein wichtiges Rohstoff- und Plattformmolekül mit breiten Anwendungsmöglichkeiten in Kosmetika und Lebensmitteln ist eine schöne Demonstration der grünen Chemie."

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