Internationale Kooperation wird von EU HORIZON 2020 gefördert. Allein im Jahr 2019 wurden weltweit rund 360 Millionen Tonnen Plastik produziert, das oftmals entweder auf der Deponie oder gar in der Landschaft und im Meer landete. Ein internationales, multidisziplinäres Konsortium - gefördert im Rahmen von EU HORIZON 2020 - forscht daher nach neuen, nachhaltigen Recyclingmethoden. Angestrebt wird eine tragfähige komplementäre Alternative zu mechanischen und chemischen Verfahren.
Foto: Peter Winandy
Aufbau eines Versuchs im Bioreaktor im RWTH-Institut für Angewandte Mikrobiologie
Koordinator von MIX-UP - Kurzform für MIXed plastics biodegradation and UPcycling using microbial communities - ist RWTH-Professor Lars Blank vom Lehrstuhl für Angewandte Mikrobiologie. Beteiligt seitens der Aachener Exzellenz-Uni sind weiterhin die Lehrstühle für Biotechnologie, für Technische und Makromolekulare Chemie sowie die Aachener Verfahrenstechnik. Ihr Ziel ist die mikrobielle Verwertung von Plastikabfällen hin zu wertigen Molekülen.
Biotechnologisches Plastikrecycling
„MIX-UP verwendet Kunststoffmischungen aus fünf der wichtigsten, auf fossilen Rohstoffen basierenden Kunststoffe und zukünftige bio-basierte Kunststoffe für das biochemische Re- und Upcycling“, so Lars Blank. Der enzymatische Abbau von Kunststoffabfällen werde dabei mit der anschließenden Umsetzung, die durch trainierte Mikroben erreicht wird, in hochwertige Chemikalien und Kunststoffe kombiniert.
Dazu erfolgt die Optimierung bereits bekannter kunststoffabbauender Enzyme hinsichtlich hoher spezifischer Bindungskapazitäten, Stabilität und katalytischer Wirksamkeit für ein breites Spektrum von Kunststoff-Polymeren unter hohen Salz-konzentrationen und Temperaturen. Darüber hinaus sind neue Enzyme mit Aktivitäten für hartnäckige Polymere zu isolieren.
Das Projekt verbessert zudem die Produktion dieser Enzyme und entwickelt Enzymcocktails, die auf bestimmte Plastikmischungen zugeschnitten sind. „Freigesetzte Kunststoffmonomere werden gezielt durch stabile Mischungen von Mikroben als Nahrung genutzt, um unter anderem hochwertige Chemikalien oder mikrobielle Polyester zu produzieren“, erläutert Blank. Alle noch verbleibenden polymeren Reststoffe, die auf diesem Wege nicht aufgeschlossen werden können, werden nach einer chemischen Behandlung in den Prozess zurückgeführt.
MIX-UP in der nationalen und internationalen Kommunikation
Die Technologien von MIX-UP steigern so perspektivisch die Recyclingquoten und verleihen den bisher nur unzureichend aufbereiteten Abfallströmen von unsortierten Kunststoffen einen Wertzuwachs. Auch das vom BMBF initiierte Wissenschaftsjahr 2020/2021 zum Thema Bioökonomie griff das Projekt auf und präsentierte es als beispielhaftes auf dem Weg zu einer biobasierten und ressourcenschonendes Wirtschafts- und Lebensweise. Im Wissenschaftsjournal Nature Catalysis berichteten jetzt die RWTH-Teams gemeinsam mit ihren nationalen und internationalen Partnern über MIX-UP und beleuchteten den aktuellen Stand der Forschung zur biotechnologischen Wertschöpfung aus Plastikabfällen.
https://www.nature.com/articles/s41929-020-00521-w