Bakterien bauen Bioplastik

Kobe (Japan) - Jedes Jahr werden rund 400 Millionen Tonnen Plastik hergestellt. Nach dem Gebrauch gelangen aber nur 14 Prozent dieser gewaltigen Mengen in einen Recyclingkreislauf. Biologisch abbaubare Kunststoffe gelten – neben dem Aufbau geschlossener Stoffkreisläufe – als Alternative zu den meist aus Erdöl produzieren Produkten. Dazu zählt etwa Polymilchsäure, das als Verpackungsmaterial Polyethylen oder Polypropylen ersetzen kann. Der Zusatz eines weiteren Polymers lässt diesen biobasierten Kunststoff stabiler und vollständig biologisch besser abbaubar werden. Japanische Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler veränderten nun das Erbgut von bakterien derart, dass sie genau dieses zusätzliche Polymer herstellen konnten. Ihre Ergebnisse präsentieren sie in der Fachzeitschrift „ACS Sustainable Chemistry & Engineering“.

Polymilchsäure – kurz PLA für polylactic acid – wird über mehrere Prozessschritte aus nachwachsenden Rohstoffen wie Zuckerrohr oder Mais hergestellt. Aber noch verhindert mangelnde Stabilität, eine hohe Sprödigkeit und ein noch unvollständiger biologischer Abbau den breiten Einsatz. Doch vermischt mit einem weiteren Polymer – Polylaktat-co-3-hydroxybutyrat, kurz LAHB – lassen sich diese Nachteile beheben. Die Arbeitsgruppe um Sangho Koh an der Universität Kobe veränderte nun das Erbgut der Bakterienart Cupriavidus necator. Danach produzierten die Bakterien – gefüttert mit Glukose – genau dieses Polymer LAHB sehr effizient in hoher Qualität mit langen Polymerketten.

Nach diesem Erfolg im Bioreaktor stellten die Forschenden Kunststoffmischungen aus Polymilchsäure mit 15 Prozent LAHB-Anteilen her. So erhielten sie eine durchsichtige Plastikfolie, die eine deutlich höhere Stabilität als Folien aus reiner Polymilchsäure zeigten. Zudem zersetzte sich der neue Kunststoff in salzigem Meerwasser nahezu vollständig innerhalb einer Woche. Dank dieser Eigenschaft bieten diese Folien einen Ansatz gegen zusätzlichen, langlebigen Plastikmüll in den Weltmeeren.

Biologisch abbaubare Kunststoffe sind allerdings nur ein Weg, um die Verschmutzung der Umwelt mit Plastik nach oft nur sehr kurzer Nutzung zu reduzieren. Denn die Reststoffe nach dem Abbau verbleiben weiterhin in der Natur. Parallel wird daher in zahlreichen Forschungsgruppen an möglichst geschlossenen Stoffkreisläufen von Plastik gearbeitet. Das Ziel ist das Recycling aller eingesetzten Kunststoffprodukte. Gelingt bisher nur die Produktion von Kunststoffen geringerer Qualität aus Plastikmüll, sollen in Zukunft auch hochwertige Recyclingprodukte entstehen können.