13. Januar 2023

Mikroorganismen können Plastik abbauen

Ein japanisches Bakterium kann effizient und innerhalb von Wochen PET verstoffwechseln

Plastik ist nun seit mehr als fünfzig Jahren fixer Bestandteil unserer Verpackungsindustrie. Kunststoffverpackungen sind leicht, langlebig und günstig in der Herstellung. Werden sie jedoch nicht ordnungsgemäß entsorgt bergen sie Risiken für unsere Biosphäre, die mit den von Menschen entwickelten Kunststoffen schwer umzugehen weiß.

Umso erstaunlicher scheint es, dass sich innerhalb eines halben Jahrhunderts – ein Wimpernschlag in der Evolutionsgeschichte – Mikroorganismen an diese Werkstoffe adaptieren konnten. Von vielen weiß man, dass sie Kunststoffe als sogenanntes Co-Substrat mitabbauen, doch nur wenige haben sich soweit angepasst, dass sie Plastik als alleiniges Substrat vollständig verstoffwechseln können. Ideonella sakaiensis, ein Bakterium, das erstmals in einer Plastik-Recyclingstation in Sakai (Japan) isoliert werden konnte, vermag PET als einzige Kohlenstoffquelle zu nutzen.

Im Zuge eines von der „Tiroler Wissenschaftsförderung" finanzierten Forschungsprojekts konnte das Biodegradationspotential dieses Stamms an zwei verschiedenen, handelsüblichen Verpackungsmaterialien getestet werden.

Im Laborversuch verstoffwechselte Ideonella sakaiensis innerhalb von sieben Wochen 64 % beziehungsweise bis zu 97 % des ursprünglich eingesetzten Plastiks. Diese gravimetrischen Ergebnisse konnten durch Rasterelektronenaufnahmen, welche starke Risse und Verwerfungen auf der Oberfläche der Plastikpartikel - verursacht durch eines von Ideonella produzierten Enzyms, die PETase - aufzeigten, sowie durch molekularbiologische Untersuchungen belegt werden.

Diese Forschungsarbeit unterstreicht die Flexibilität und das biotechnologische Potential von Mikroorganismen, die ja oftmals nur als „pathogen“ negativ assoziiert werden. Auch zeigt sich einmal mehr, dass die Natur Lösungen findet, um mit anthropogen verursachten Störungen umgehen zu können. Nichtsdestotrotz müssen wir unserer Verantwortung gerecht werden und diese Störungen vermeiden oder zumindest nach Möglichkeit reduzieren.

Dieses Projekt wurde in einer Forschungskooperation zwischen den Departments Biotechnologie und Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik durchgeführt. Das MCI ist Teil der europäischen Universität Ulysseus und repräsentiert den Innovation Hub „Lebensmittel, Biotechnologie und Kreislaufwirtschaft“.

 

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 Andreas Walter, PhD | Innovation Hub officer Bachelorstudiengang Bio- & Lebensmitteltechnologie
Andreas Walter, PhD Innovation Hub officer +43 512 2070 - 3823