Umweltfreundlich: Dieser Kunststoff zersetzt sich unter bestimmten Bedingungen selbst
Kunststoffe sind in unserem Alltag inzwischen geradezu unverzichtbar. Sie sind vielfältig und in der Herstellung häufig relativ günstig. Das Problem: Wenn sie einmal weggeworfen werden, verbleiben sie nicht selten Jahrhunderte, wenn nicht gar Jahrtausende lang in der Umwelt. Forscher:innen der Chinese Academy of Sciences haben nun einen Kunststoff entwickelt, der sich sozusagen auf einen Trigger hin selber abbaut.
Bakteriensporen im Plastik
Das Geheimnis hinter diesem Kunststoff liegt in Bakteriensporen. Dabei handelt es sich um Dauerformen, die es Bakterien ermöglichen, auch unter ungünstigen Bedingungen lange zu überleben. In diesem Zustand sind die Bakterien von einer äußeren Schutzhülle umgeben, die sie vor Faktoren wie hohen Temperaturen, hohen Drücken oder Chemikalien schützt. So gehören Bakteriensporen zu den überlebensfähigsten Lebensformen. Sie können für Jahre, wenn nicht gar Jahrhunderte in diesem Zustand bleiben und dann wieder in einen aktiven Zustand übergehen, wenn dies von bestimmten Umweltbedingungen ausgelöst wird.
Das Team rund um Professor Zhuojun Dai von der Chinese Academy of Science hat diesen Zustand mit einem Bakterium kombiniert, das in der Lage ist, Kunststoff abzubauen. Dafür entwickelten sie eine Form des Bacillus subtilis, die ein plastikabbauendes Enzym produziert. Durch den Kontakt mit Schwermetall-Ionen wurden diese Mikroben dann in einen Sporenzustand überführt. Diese Sporen wurden dann in den Kunststoff Polycaprolacton (PCL) integriert.
Reaktivierte Bakterien bauen Kunststoff ab
In ersten Tests stellte sich heraus, dass der so produzierte Kunststoff sich verhält wie „normales“ PCL. Wenn die Plastikteile allerdings mit einem speziellen Enzym bestrichen werden, werden die Sporen des Bakteriums reaktiviert. Die reanimierten Bakterien beginnen dann, das kunststoffabbauende Enzym zu produzieren, wodurch der Kunststoff dann in sechs bis sieben Tagen abgebaut wird.
Die Sporen können außerdem reaktiviert werden, indem der Kunststoff kompostiert wird. In diesem Fall dauert der Abbau 25 bis 30 Tage.
Allerdings sollte angemerkt werden, dass auch „normales“ PCL biologisch abbaubar ist. Allerdings dauert dieser Vorgang dann erheblich länger. Es gelang den Wissenschaftler:innen jedoch auch, die Sporen in nicht abbaubares Plastik zu integrieren und sie wieder zu reaktivieren, indem der Kunststoff zermahlen wird.
Mittelfristig sind noch weitere Forschungsarbeiten nötig, um herauszufinden, wie weit der Kunststoff von den Enzymen abgebaut wird. Denen Forscher:innen gelang es aber auch bereits, die Sporen in thermoplastisches Polyurethanran (TPU) zu integrieren, das sich dann im Gegensatz zu normalem TPU auf Müllhalden abbaute.
