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Durchbruch fürs Recycling Wissenschaftler wandeln Plastikmüll in Vanillin-Aroma um

Frau in einem Kittel steht vor riesigen Säcken mit Plastikflaschen
Plastikflaschen sind für die Umwelt ein großes Problem. Möglicherweise hat die Forschung eine Lösung für das Problem gefunden.
© Group4 Studio / Getty Images
Es ist ein Durchbruch und eine große Chance gegen das weltweite Problem mit Plastikmüll anzukommen: Forschende haben einen Weg gefunden mit Hilfe von Bakterien Plastik in das Aroma Vanillin zu verwandeln.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität in Edinburgh haben einen Weg gefunden, Plastikflaschen in Vanillin-Aroma zu verwandeln. Dazu nahmen sie gentechnisch veränderte Bakterien zur Hilfe. Es ist das erste Mal, dass eine wertvolle Chemikalie aus Plastikabfall hergestellt werden konnte.

Derzeit verlieren Kunststoffe nach einmaligem Gebrauch etwa 95 Prozent ihres Materialwertes. Bisher war es durch Recycling nur gelungen, weitere Plastik-Gegenstände aus Plastikabfall herzustellen – oder durch Enzyme das Plastik zu zersetzen. Der Großteil des Plastiks landet jedoch in der Umwelt und stellt dort ein großes Problem dar. 

Nur 14 Prozent des Plastikabfalls wird recycelt

Plastikverschmutzung wird von Jahr zu Jahr schlimmer und die Forderung nach neuen Methoden zum Recycling von PET (Polyethen-Terephthalat) immer lauter. PET ist ein Kunststoff, der aus nicht erneuerbaren Materialien wie Öl und Gas gewonnen und häufig für Lebensmittelverpackungen verwendet wird. Jährlich fallen weltweit etwa 50 Millionen Tonnen PET-Abfall an. Jede Minute werden etwa eine Million Plastikflaschen verkauft – von denen nur 14 Prozent tatsächlich recycelt werden.

Die Forschenden der Universität in Edinburgh verkündeten nun mit einer Veröffentlichung ihrer Studie in der Fachzeitschrift Green Chemistry, dass sie einen Weg gefunden hätten, Terephthalsäure – ein aus PET gewonnenes Molekül – durch chemische Reaktionen in Vanillin umzuwandeln.

Vanillin aus Plastik

Vanillin ist in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie weit verbreitet und eine wichtige Massenchemikalie, die zur Herstellung von Pharmazeutika, Reinigungsmitteln und Herbiziden verwendet wird. Die weltweite Nachfrage wächst. 2018 wurden weltweit 37.000 Tonnen Vanillin verbraucht, was das Angebot aus natürlichen Vanilleschoten weit übersteigt. Etwa 85 Prozent des derzeit verwendeten Vanillins wird aus Chemikalien synthetisiert, die aus fossilen Brennstoffen stammen.

Die Forschenden nutzten gentechnisch veränderte E. coli-Bakterien, um die Terephthalsäure in Vanillin umzuwandeln. Dazu erwärmten sie eine mikrobielle Brühe einen Tag lang auf 37 Grad. Das entspreche laut einem der Wissenschaftler etwa den gleichen Bedingungen wie beim Brauen von Bier. 79 Prozent der Terephthalsäure konnten in Vanillin umgewandelt werden. Als nächstes möchten die Forschenden die Kolibakterien weiter optimieren, um die Umwandlungsrate weiter zu erhöhen. 

Durchbruch in der Chemie

Joanna Sadler von der University of Edinburgh, die die neue Arbeit durchgeführt hat, sagte in einer Erklärung: "Dies ist das erste Beispiel der Nutzung eines biologischen Systems, um Plastikabfälle in eine wertvolle Industriechemikalie umzuwandeln, und es hat sehr spannende Auswirkungen auf die Kreislaufwirtschaft." Stephen Wallace, der mit Sadler zusammen an der Studie arbeitete, hofft, seine Arbeit könnte die Wahrnehmung von Plastik als problematischen Abfall ändern.

"Dies ist eine wirklich interessante Anwendung der mikrobiellen Wissenschaft zur Verbesserung der Nachhaltigkeit“, sagte Ellis Crawford von der Royal Society of Chemistry gegenüber dem Guardian. Es sei eine schöne Demonstration der grünen Chemie. 

Durchbruch fürs Recycling: Wissenschaftler wandeln Plastikmüll in Vanillin-Aroma um

Plastik-Vanillin in Nahrungsmitteln

Zuvor hatten Forscherteams mutierte Enzyme entwickelte, die PET in die Grundbausteine zerlegen können. Eines davon: Terephthalsäure. Bisher konnte dieses Molkül jedoch nur wiederverwendet werden – beispielsweise in Kunstfasern von Kleidung oder Teppichen – was keine Lösung für das Problem darstellte. Denn auch recyceltes Plastik gelangt früher oder später meistens in die Umwelt.

Ob das von den Kolibakterien aus Plastikabfällen hergestellte Vanillin in Zukunft als Aroma auch in Nahrungsmitteln verwendet werden könnte, bleibt weiterhin offen. Die Forschenden behaupten, das gewonnene Vanillin sei für den menschlichen Verzehr geeignet. Tatsächlich muss dies jedoch noch durch weitere Tests verifiziert werden.

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Quellen: Green Chemistry / "The Guardian" / “Innovation News Network"


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