Projekt Überblick

Überblick

Berge an Kuststoffabfällen
Berge an Kuststoffabfällen

„Von Müll zu Moneten“

Die zunehmende Kontamination unserer Umwelt mit Kunststoffabfällen, wie Flaschen, Textilien oder Formteilen wird zu einem ernsten Problem und birgt ein wachsendes Risiko für Mensch und Natur. Von den jährlich produzierten 150 Mio. Tonnen (t) Kunststoff, entfällt ein Hauptteil auf das Polymer Polyethylenterephthalat (kurz: PET; Hauptbestandteil von Plastiktüten, Kunststoffflaschen uvm.), es stellt mit einer Jahresproduktion von knapp 40 Mio. t die weitaus größte Komponente da. Durch nicht ordnungsgemäße Entsorgung besonders in Entwicklungs- und Schwellenländern gelangen täglich großen Mengen dieses Kunststoffes über Flüsse in die Weltmeere.

Dort angekommen akkumulieren die Kunststoffteile in Ozeanstrudeln oder an Küsten, dort bilden sie an der Meeresoberfläche und am Grund ganze Inseln bzw. Riffe aus Müll.

Der sonst biologisch und chemisch inerte und langlebiger Kunststoff wird durch intensive UV-Strahlung und mechanischer Belastung zerrieben. Der Kunststoff wird also nicht zersetzt, sondern in Kleinstpartikel von wenigen Mikro- bis Nanometern zerkleinert. Aus diesem Größenspektrum von makro- bis mikroskopischen (einige Mikrometer Durchmesser) Plastikpartikeln richtet sich unser Fokus auf die so entstandenen Mikropartikel (siehe Info-PDF). Während Makropartikel wie Plastikflaschen (theoretisch) mit bloßer Hand und mechanischen Verfahren aus dem Meer entfernt werden können bleibt die deren Entfernung der Mikropartikel aus der Umwelt ein bislang nicht zu lösendes Problem.

An der hydrophoben Oberfläche dieser Mikropartikel können Mautagene, Weichmacher und andere Toxine adsorbieren. Diese Schwebestoffe können sich in Kiemen und im Verdauungstrakt von Fischen und Muscheln einlagern und finden so ihren Weg in unserer Nahrungskette, in der sie sich mit bislang unbekannten Langzeitfolgen anreichern können.

Derzeit ist kein Mikroorganismus bekannt, der die inerte Kunststoffteil abbauen kann. Besonders beunruhigend ist die Tatsache, das stellenweise die Konzentration dieser Kleinstpartikel die Konzentration von Plankton im Meer übertrefft.

Lösungsansatz

Skizze des Projekts: Polymer zu Monomer zu Produkt

Erklärtes Ziel unseres Projektes ist es einen genetisch modifizierten Mikroorganismus zu generieren mit dessen Hilfe Polyethylenterephthalat (kurz: PET; Hauptbestandteil von Plastiktüten, Kunststoffflaschen uvm.) abbaut werden kann. Genau dort setzt unsere Idee an!

Wir wollen so einen biologisch (bis lang) inerten Stoff für Mikroorganismen zugänglich zu machen. Im Weiteren Verlauf soll aus diesem neu zugänglichen Rohstoff chemische Produkte für die chemische- und pharmazeutischen Industrie von diesen Mikroorganismen erzeugt werden. Wir wollen also ein „biologische Maschine“ mit noch nie dagewesenen Fertigkeiten konstruieren und bauen. Unser Mikroorganismus soll mit den passenden Werkzeugen ausgestattet werden um erstens Kunststoffe (Polymere) in ihre chemischen Bestandteile (Monomere) zu zerlegen. Zweitens sollen diese dann vom Mikroorganismus aufgenommen und in den Stoffwechsel integriert werden. Drittens werden die Stoffwechselprodukte der Monomere zu hochwertigen und nützlichen Produkten für chemische oder pharmazeutische Anwendungen von unserem Bakterie umsetzen.

Das PET steht in unserem Projekt als Modellstoff für weiter Kunststoffe die ebenfalls biologisch nicht abbaubar sind. Wir nutzen für dieses Vorhaben die Möglichkeiten einer noch jungen Wissenschaftsdisziplin, der „Synthetischen Biologie“. Mit ihrer Hilfe bereiten wir unser Bakterie auf seine neue Aufgabe als Kuststoffrecycler vor.

Das Projekt ist sowohl aus ökologischer als auch ökonomischer Perspektive interessant, da PET bis lang nicht biologisch abbaubar ist und bisher ausschließlich über aufwendige technische Prozesse wiedergewonnen werden kann. Ein großer Teil der eingesammelten Kunststoffe wird jedoch auch zur thermischen Resteverwertung (verbrennen) genutzt.Durch ein biologisches Recyclingverfahren kann der Ausstoß an Treibhausgasen der bei den meisten technischen Prozessen anfällt vermindert werden.