Upcycling von Kunststoffen

Aufkommende Entwicklung

Bei der Entwicklung herkömmlicher Kunststoffe war ihre hohe Stabilität eine sehr wünschenswerte Eigenschaft, über ihr Schicksal am Ende des Lebenszyklus wurde wenig nachgedacht. Heute, ein halbes Jahrhundert später, ist die Kunststoffverschmutzung allgegenwärtig. Noch schlimmer ist, dass Kunststoff kein reiner homogener, widerspenstiger Stoff ist, sondern ein komplexes Gemisch aus Polymeren, Weichmachern, Schutzmitteln, Pigmenten, Beschichtungsstoffen usw. Erstaunlicherweise hat die Natur bereits begonnen, sich anzupassen, selbst nach dieser sehr kurzen evolutionären Zeitspanne. Wir haben Mikroben gefunden, die widerspenstige Kunststoffe wie PET, PA, PU oder Beschichtungsmaterialien abbauen können. Diese Mikroben verfügen über Enzyme, die das Polymer in seine monomeren Bestandteile zerlegen können, und manchmal haben sie sogar die Stoffwechselwege, um diese Kunststoffmonomere zu verbrauchen.

Entwicklung plastikabbauender Enzyme

Wir entdecken Kunststoffpolymere und -beschichtungen abbauende Enzyme in verschiedenen natürlichen Lebensräumen wie unseren Ozeanen, aber auch an Orten mit sehr hoher mikrobieller Aktivität wie Kompostieranlagen. Angesichts der unglaublich kurzen Zeit, die diese Enzyme hatten, um sich auf Kunststoffen zu entwickeln, haben sie in der Regel nur eine geringe Nebenbeschäftigung mit künstlichen Polymeren. Wir beschleunigen diese Entwicklung im Labor, indem wir spezialisierte Varianten mit stark erhöhter Kunststoffabbauaktivität schaffen. Diese verbesserten Enzyme ermöglichen die Depolymerisation von Kunststoffabfällen. Wir entwickeln die sekretorische Produktion mit etablierten biotechnologischen Plattformstämmen wie Corynebacterium glutamicum und neuartigen Isolaten. Die entstehenden Monomere können gereinigt und in neue Polymere recycelt werden, oder sie können an Mikroben in Fermentationsprozessen verfüttert werden.

Mikrobielle Umwandlung von Kunststoffmonomeren

Im Gegensatz zu typischen biotechnologischen Substraten wie Zuckern sind viele Kunststoffmonomere in der Natur nicht weit verbreitet. Infolgedessen ist ihr biologischer Abbau oft auf einige wenige Organismen in bestimmten Umweltnischen beschränkt. Daher entwickeln wir mikrobielle Biotechnologie-Arbeitspferde wie Pseudomonas putida und Geobacillus so, dass sie Kunststoffmonomere verstoffwechseln. Diese Technik ermöglicht dann die Umwandlung komplexer Kunststoffhydrolysate in Chemikalien und Biopolymere mit hohem Mehrwert. Dabei nutzen wir unsere jahrzehntelange Erfahrung mit biobasierter mikrobieller Katalyse, um die mikrobielle Umwandlung von Kunststoffen und zirkuläre Lebenszyklen für nachhaltige Polymerlösungen zu ermöglichen.