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Neues Messverfahren für kunststoffabbauende Enzyme

Die Verstoffwechselung von Kunststoffen wie Polyethylenterephthalat (PET) mit Hilfe von Enzymen wird bereits seit einigen Jahren erforscht. Mehrere Enzyme, sogenannte Polyester-Hydrolasen, die in Bakterien und Pilzen vorkommen, können den Kunststofftyp PET bis zu einem gewissen Grad abbauen. Sie für einen industriellen Einsatz weiterzuentwickeln, ist bislang sehr zeitaufwändig. Eine Arbeitsgruppe um Dr. Heinz-Georg Jahnke von der Universität Leipzig hat eine neue Messmethode entwickelt, mit der Kunststoff abbauende Enzyme schneller als bisher identifiziert und quantifiziert werden könnten, was die Entwicklung solcher Enzyme deutlich beschleunigen könnte.

 

Die Entwicklung maßgeschneiderter Polyester-Hydrolasen für den industriellen Einsatz ist laut Projektleiter Dr. Heinz-Georg Jahnke, Leiter der Arbeitsgruppe Molekularbiologisch-biochemische Prozesstechnik an der Universität Leipzig, bisher ein sehr aufwändiger Prozess, bei dem die Enzyme immer wieder verändert und anschließend deren neue Eigenschaften getestet werden müssen. Es könne Jahre dauern, bis ein Enzym die gewünschte hohe Recycling-Aktivität besitzt. Mit der an der Uni Leipzig entwickelten neuen Methode ist es laut Jahnke möglich, in Echtzeit zu verfolgen und zu quantifizieren, wie Enzyme das PET abbauen. Zum Einsatz kommt dabei die Impedanzspektroskopie, ein Verfahren zur Messung elektrischer Widerstände, mit dem Material- oder Systemeigenschaften erforscht werden. Dadurch könnten laut des Berichts viele Proben gleichzeitig analysiert werden. Als weitere Vorteile nennen die Autoren, dass es sich um ein nicht-invasives Verfahren handle, das ohne Marker auskomme und nicht zu Materialverlusten führe. Es eigne sich als Basis für den Bau automatisierter Messsysteme, mit deren Hilfe Kunststoff abbauende Enzyme in Hochdurchsatzanalysen schnell und praxisrelevant entwickelt werden könnten.

Für die Forschergruppe der Universität Leipzig stellen die Enzyme einen vielversprechenden Ansatz zum umweltschonenden Recycling von PET-Verpackungsmaterialien dar. Anders als bei werkstofflichen Verfahren würde der Kunststoff durch die enzymatische Aufspaltung in einzelne PET-Bausteine nicht verunreinigt, so dass ein Recycling theoretisch wiederholt ohne Qualitätsverlust möglich sei. Mit dem neuen Verfahren können laut Studie auch Enzyme getestet werden, die von Kunststoffproben alltäglicher Quellen wie Einwegverpackungen stammen. Das neue Messverfahren soll auch dazu beitragen, die Entwicklung mehrfach recycelbarer Kunststoffe zu beschleunigen. Gemeinsam mit Industriepartnern will die Arbeitsgruppe die Technologie so weiterentwickeln, dass sie in der Forschung und bei Unternehmen zur Suche nach besonders guten Enzymen zum Abbau von Kunststoffen oder leicht zu recycelbaren neuen Kunststoffen angewendet werden kann.
 

Weitere Information: zum Artikel „Real-Time Noninvasive Analysis of Biocatalytic PET Degradation

 

Quellen:

  • chemie.de (21.12.2021)
  • ASC Publications (9.12.2021)
  • Bild: © pubs.acs.org

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