22.03.2016 - Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH)

Bakterien produzieren Bioplastik

Jährlich fallen allein in Deutschland Millionen Tonnen Kunststoffabfälle an, die größtenteils verbrannt werden. Unter der Koordination von Aachener Biologen läuft an der RWTH ein innovatives Projekt: Mikroben werden dazu gebracht, Bausteine erdölbasierter Kunststoffe in Bioplastik umzuwandeln. Es ist das erste RWTH-koordinierte Verbundvorhaben unter Horizon 2020, dem Rahmenprogramm der EU für Forschung und Innovation. Eingeworben wurde es von Professor Lars Blank und Dr. Nick Wierckx vom Lehrstuhl für Angewandte Mikrobiologie an der RWTH. Mit P4SB – die Kurzform für From Plastic waste to Plastic value using Pseudomonas putida Synthetic Biology – soll gemeinsam mit zehn weiteren Partnern aus Deutschland, Irland, Spanien, Frankreich und Großbritannien ein neuer Verwertungskreislauf von Plastikabfällen entwickeln werden.

Problematische Kunststoffabfälle

„Die EU macht strenge Vorgaben für das Recycling von Kunststoffabfällen“, erklärt Blank. „Bis 2020 sollen 50 Prozent der PET-Kunststoffe, die man etwa als Getränkeflaschen kennt, recycelt werden. Aktuell sind es 30 Prozent. Und PU-Schäume, die für Matratzen, Autositze oder als Dämm-Materialien verwendet werden, sollen sogar zu 70 Prozent wiederverwertet werden. Im Moment werden unter fünf Prozent recycelt.“ Die meisten dieser Abfälle wandern hierzulande in Müllverbrennungsanlagen, obwohl sie eigentlich ein Wertstoff sind – wenn auch ein problematischer. Manche Kunststoffe brauchen etwa 500 Jahre, bis sie vollständig zersetzt sind. In vielen Ländern ohne funktionierende Entsorgung landen die Plastikabfälle in der Landschaft oder im Meer, wo sie große Schäden anrichten.

Plastikfressende Organismen

Die strengen Recyclingquoten der EU könnten langfristig erreicht werden, wenn es den Forschern gelingt, die Bakterien zu plastikfressenden Organismen zu machen. Die Gutachter, die den Projektantrag vorher prüften, gaben grünes Licht. „Wir stehen vor großen Herausforderungen, weil einige Prozesse bisher nur in Einzelschritten bekannt sind, manche sogar nur in der Theorie“, betont Blank. In dem Konsortium werden jetzt Experten aus den Bereichen Synthetische Biologie, Metabolic Engineering, Enzymologie, Prozesstechnik, Polymerwissenschaft und Umweltforschung ihre Expertise einbringen.

Die Forschergruppe plant folgende Schritte: Zuerst setzen sie den zerkleinerten Plastikabfällen Enzyme zu, damit diese die Bindungen der Polymere in Monomere als Einzelbausteine aufspalten. Im zweiten Schritt „fressen“ Bakterien die Monomere, um sie in einem dritten in Bioplastik umzuwandeln, wobei sie sogar bestimmte Eigenschaften „einbauen“. Abschließend scheiden die Bakterien dann Bioplastik-Bausteine aus.

Verknüpfung der einzelnen Schritte

Der letzte Schritt ist derzeit noch ein theoretischer: Sollte das Prinzip im Labor funktionieren, müssten die Bakterien nach dem dritten Schritt nicht wie bislang „sterben“, damit die Forscher an das Bioplastik gelangen, sondern die winzigen einzelligen Lebewesen könnten überleben und die Schritte zwei und drei ständig wiederholen. Blank: „Es geht aber nicht nur darum, die einzelnen Schritte umzusetzen. Wir müssen sie miteinander verknüpfen und die entsprechenden Werkzeuge dafür entwickeln.“ Nach vier Jahren soll dann der gesamte Prozess im Labormaßstab funktionieren. Die Entwicklung bis zum industriellen Maßstab, bei denen Bakterien tonnenweise Plastikabfälle fressen und in Bioplastik umwandeln, wird aber noch entsprechende Zeit brauchen. Die RWTH-Forscher sind aber zuversichtlich, Lösungsansätzen in den nächsten Jahren näherzukommen.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über RWTH
  • News

    Klimafreundliche Carbonsäuren

    Forscher des Kopernikus-Projekts SynErgie haben ein Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe sich Carbonsäuren effizient und ohne fossile Rohstoffe herstellen lassen. Aus der Industrie ist der Einsatz von Carbonsäuren nicht wegzudenken: Sie sind Bestandteil von Gummis, Kunststoffen und Lacken ... mehr

    Pflanzliche Stammzellen halten die Luft an

    Ein internationales Team mit RWTH-Beteiligung konnte zeigen, dass verminderte Sauerstoffverfügbarkeit zur Pflanzenentwicklung beiträgt. Ein Baum kann die Erdatmosphäre mittels der Photosynthese mit über 120 Kilogramm Sauerstoff jährlich anreichern. Allerdings benötigen Pflanzen auch selber ... mehr

    Industrie 4.0-Lösungen erfolgreich implementieren

    Der Begriff Industrie 4.0 prägt seit 2011 die gesamte produzierende Industrie. Er beschreibt die sogenannte vierte industrielle Revolution, die produzierenden Unternehmen mittels digitaler Vernetzung einen Gewinn verspricht. Diese ist außerdem eine echtzeitfähige, intelligente, horizontale ... mehr