Deutsche Forscher finden Mikroben für besseren Abbau von Kunststoffen

Ein Stamm einer extremophilen Gruppe von Mikroben kann toxische organische Verbindungen als einzige Quelle für Kohlenstoff, Stickstoff und Energie aufnehmen. Deutsche Forscher berichten in der Zeitschrift „Frontiers in Microbiology“, dass sie einen Bakterienstamm identifiziert und charakterisiert haben, der einige der chemischen Bausteine von Polyurethan abbauen kann.

„Die Bakterien können diese Verbindungen als einzige Quelle für Kohlenstoff, Stickstoff und Energie nutzen“, sagte Dr. Hermann Heipieper, leitender Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung-UFZ in Leipzig.

Diese Erkenntnis ist ein wichtiger Schritt, um schwer zu recycelnde PU-Produkte wiederverwenden zu können.“

Mikroben gegen Kunststoffproblematik

Allein auf Polyurethanprodukte entfielen 2015 knapp 3,5 Millionen Tonnen der in Europa hergestellten Kunststoffe. Polyurethan wird in allen Bereichen eingesetzt, von Kühlschränken und Gebäuden über Schuhe und Möbel bis hin zu zahlreichen anderen Anwendungen. Dieser Kunststoff punktet mit seinen leichten, isolierenden und flexiblen Eigenschaften.

Polyurethan ist schwierig und energieintensiv zu recyceln. Die meisten dieser Kunststoffe sind sogenannte „duroplastische Polymere“: Sie schmelzen nicht beim Erhitzen. Der Abfall landet meist auf Mülldeponien, wo eine Reihe giftiger Chemikalien freigesetzt werden, von denen einige krebserregend sind.

Die Verwendung von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen zum Abbau von Kunststoffen ist ein weitläufiges Forschungsgebiet. Allerdings gibt es nur wenige Studien zum biologischen Abbau von Polyurethanen. Dem Team aus Deutschland gelang es, ein Bakterium zu charakterisieren, welches es schafft, die chemischen Bindungen von Polyurethan aufzuspalten.

Wichtige Mikroorganismen

Dieser besondere Stamm gehört zu einer Gruppe von Bakterien, die laut Dr. Christian Eberlein vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) für ihre Verträglichkeit gegenüber toxischen organischen Verbindungen und anderen Formen von Stress bekannt sind. „Dieses Merkmal wird auch als Lösungsmitteltoleranz bezeichnet und ist eine Form extremophiler Mikroorganismen“, sagte er.

Die Forschung ist Teil eines wissenschaftlichen Programms der Europäischen Union mit dem Namen P4SB. Dieses hat dads Ziel, nützliche Mikroorganismen zu lokalisieren, welche Kunststoffe auf Ölbasis in vollständig biologisch abbaubare Kunststoffe umwandeln können. Wie der Name schon sagt konzentrierte sich das Projekt auf ein Bakterium namens „Pseudomonas putida“.

PET-Flaschen Abbau

Zudem testet man die Wirksamkeit von Mikroben beim Abbau von Kunststoffen aus Polyethylenterephthalat (PET), das in Kunststoffwasserflaschen weit verbreitet ist. Heipieper erklärte, dass extrazelluläre Enzyme, auch Exoenzyme genannt, Proteine sind, die außerhalb einer Zelle sekretiert werden und eine biochemische Reaktion auslösen.

Es gibt noch keinen konkreten Plan, diese oder andere Enzyme unter Verwendung synthetischer biologischer Techniken für die Herstellung von Biokunststoffen zu konstruieren. Heipieper sagte, dass mehr „grundlegendes Wissen“ benötigt wird, bevor Wissenschaftler dies endgültig technologisch und kommerziell umsetzen zu können. (cs)