Robert Klatt
E. coli Bakterien können aus pflanzlichem Zuckern Bioplastik produzieren, das unendlich oft recycelbar ist. Die biobasierten PDK-Kunststoffe könnten billiger sein und weniger CO₂-Emissionen verursachen als herkömmliches Plastik aus fossilen Brennstoffen.
Berkeley (U.S.A.). Ein Großteil des Plastiks besteht aus petrochemischen Stoffen und kann nicht recycelt werden. In Deutschland liegt die Recyclingquote bei Plastikmüll laut einer Studie des Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) bei nur 16 Prozent. Auch Bioplastik, das sich eigentlich in der Umwelt zersetzen soll, bleibt laut einer kürzlich publizierten Studie der University of California, San Diego (UCSD) im Meer erhalten. Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) um Brett Helms haben nun Bakterien so verändert, dass diese den Plastikgrundstoff Polydiketoenamin (PDK) produzieren. Zuvor wurde das Polymer aus petrochemischen Bausteinen produziert.
„Dies ist das erste Mal, dass Bioprodukte zur Herstellung eines überwiegend biobasierten PDK verwendet wurden und es ist das erste Mal, dass es einen biologischen Vorteil gegenüber der Verwendung von Petrochemikalien gibt, sowohl in Bezug auf die Eigenschaften des Materials als auch auf die Kosten seiner großtechnischen Herstellung.“
Im Gegensatz zu herkömmlichen Kunststoffen kann PDK immer wieder in seine ursprünglichen Bestandteile zerlegt und ohne Qualitätsverlust zu neuen Produkten verarbeitet werden.
Laut der Publikation im Fachmagazin Nature Sustainability konnten die Forscher E. coli Bakterien so verändern, dass diese Zucker aus Pflanzen in das Molekül Triacetessigsäurelacton (bioTAL) umwandeln. Dieses Molekül wurde laut Jeremy Demarteau dann verwendet, um einen zu rund 80 Prozent biologischen PDK herzustellen.
„Wir haben nachgewiesen, dass der Weg zu 100 % Bioanteil in recycelbaren Kunststoffen machbar ist. Das werden Sie in Zukunft von uns sehen.“
Aus PDKs können unterschiedliche Produkte hergestellt werden, darunter flexibel Gegenstände wie Klebstoffe und Kabelummantelungen sowie harte Duroplaste, also Kunststoffe, die durch einen Aushärtungsprozess gehen. Überdies hat die Einbindung von bioTAL in das Material den Arbeitstemperaturbereich im Vergleich zu herkömmlichen Plastik um 60 Grad Celsius erhöht. Die PDKs können dadurch auch in Gegenständen mit spezifischen Arbeitstemperaturen verwendet werden, etwa Autoteile wie Stoßstangen.
Die Studie zeigt laut Corinne Scown, dass die biobasierten PDK-Kunststoffe billiger sein und weniger CO₂-Emissionen verursachen könnten als petrochemisches Plastik.
„Unsere neuen Ergebnisse sind äußerst ermutigend. Wir haben festgestellt, dass wir schon bald biobasierte PDK-Kunststoffe herstellen könnten, die sowohl billiger sind und weniger CO₂ ausstoßen als solche, die mit fossilen Brennstoffen hergestellt werden.“
Aktuell arbeiten die Forscher an weiteren Optimierungen, darunter eine erhöhte Rate, mit der die E. coli Bakterien Zucker in bioTAL umwandeln, die Versorgung der Anlage mit erneuerbarer Energie und die Produktion weiterer Verbindungen.
Nature Sustainability, doi: 10.1038/s41893-023-01160-2
