Kunststoffprodukte gibt es überall, und das aus gutem Grund. Kunststoff ist mit etwa 0,70 bis 1,20 US-Dollar pro Pfund relativ günstig in der Herstellung und praktisch, wenn Sie einen einmaligen Gebrauch oder einen relativ vorübergehenden Gegenstand wie Utensilien oder Flaschen benötigen. Der Nachteil dieser temporären und billigen Produkte ist jedoch der Schaden, den sie unseren Ökosystemen zufügen. Jedes Jahr landen 20 Millionen Tonnen Kunststoff in unserer Umwelt, Tendenz steigend. Da es bis zu 1.000 Jahre dauern kann, bis Kunststoff korrodiert oder gar vollständig biologisch abgebaut wird, müssen wir einen Kompromiss finden. Zum Beispiel eine Art „lebender Kunststoff“, der langlebig genug für die Produktion ist, aber unsere natürlichen Ressourcen weniger belastet, weil er schnell zerfällt. Rufen Sie die Wissenschaft zur Rettung an!
Wissenschaftler testen eine Möglichkeit, Kunststoff mit eingebetteten Mikroben herzustellen, die den Produktionsvorgang überleben und dann die Polymere, aus denen der Kunststoff besteht, abbauen können. Wenn die Polymerketten kleiner werden, beginnen Enzyme in den Mikroben, sie noch weiter abzubauen, bis der Abbauprozess abgeschlossen ist. Aber machen Sie sich keine Sorgen, dass Ihr Teller vor Ihren Augen zerbröckelt und Ihnen das Essen in den Schoß fällt, denn auch das hat die Wissenschaft herausgefunden.
Wie man einen langlebigen Kunststoff herstellt, der sich nur dann zersetzt, wenn Sie es wollen
Der Trick zur Herstellung eines haltbaren und dennoch biologisch abbaubaren Kunststoffs erfordert eine Möglichkeit, die Enzyme gezielt erst dann zu aktivieren, wenn sie bereit sind. Andernfalls könnte sich der Kunststoff zu schnell zersetzen und porös und instabil werden. Um dieses Problem zu lösen, konzentrierten sich die Forscher auf zwei Bereiche: Sie konzentrierten sich auf eine Mikrobe, die für die Produktion eines bestimmten Enzyms manipuliert werden kann, und kontrollierten die Methode, mit der sie aktiviert wird.
Derzeit handelt es sich bei dieser Star-Mikrobe um Bacillus subtilis, einen schnell wachsenden Organismus, der sich hervorragend für die Sekretion von Proteinen und die natürliche Bildung von Biofilmen eignet. Die Wissenschaftler der Studie bastelten an B. subtilis herum und entwickelten eine Version, die Polymer abbauende Enzyme mit einem zweigleisigen Ansatz produziert. Ein Enzym zerschneidet zunächst lange Polymerketten, die Kunststoffe zusammenhalten. Indem die Ketten in kleinere Stücke zerteilt werden, kann das zweite Enzym die kurzen Ketten von den Enden angreifen und sich bis zur Mitte vorarbeiten, wie in einer Art bakterieller Nudelszene „Lady and the Strolch“.
Aber B. subtilis muss inaktiv bleiben und diesen langen Polymeren ihre Arbeit überlassen, bis der Kunststoff zur Entsorgung bereit ist. Zu diesem Zweck betteten Wissenschaftler das Bakterium in seine Sporenform ein und kombinierten es mit dem Polymer Polycaprolacton, wodurch es im Wesentlichen eingeschlossen wurde, bis es reif war. Anschließend stellten sie eine erhitzte Nährlösung her, die speziell darauf ausgelegt war, die Sporen „online zu bringen“ und den Rest der Polymere abzubauen. Innerhalb von sechs Tagen nach der Aktivierung bestand der Kunststoff nur noch aus seinen Grundbausteinen, was das Recycling und die Wiederverwendung erleichterte.
