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Abbaubares Plastik : Kompostierung im Turbogang

  • -Aktualisiert am

Ein Mitarbeiter der Abfallwirtschaft der Region Hannover wirft gelbe Säcke in einen Müllwagen. Bild: dpa

Auch Bio-Plastik landet meist in der gelben Tonne. Das liegt an der komplizierten Kompostierbarkeit des Materials. Mit integrierten Enzymen zerfällt abbaubarer Kunststoff jetzt innerhalb von Tagen statt in Monaten.

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          Seit 1950 sind weltweit schätzungsweise 8,3 Milliarden Tonnen Kunststoffe hergestellt worden. Über fünf Milliarden Tonnen lagern auf Mülldeponien oder in der Natur. Es besteht also kein Zweifel daran, dass die Welt im Plastikmüll ertrinkt. Große Hoffnungen ruhen daher auf kompostierbarem Plastik, zum Beispiel auf pflanzlicher Basis aus Polymilchsäure. Doch ist dieses biologisch abbaubare Material tatsächlich die Alternative?

          Bislang scheiterten alle Bemühungen, damit eine Wende herbeizuführen, daran, dass das Material de facto gar nicht kompostiert wird, sondern in der gelben Tonne oder im Hausmüll landet. Plastik aus Polymilchsäure zersetzt sich zwar zu Kohlendioxid und Wasser, allerdings nicht im heimischen Kompost, sondern nur in einer industriellen Kompostieranlage bei einer Temperatur von mehr als 60 Grad Celsius. Und das auch nicht, ohne dass gleichzeitig Mikroplastik entsteht. Zudem dauert die Zersetzung einer kompostierbaren Salatschüssel wesentlich länger als der Abbau von Salatresten. Deshalb reichen die üblichen Verrottungszeiten von maximal 80 Tagen in einer industriellen Kompostieranlage nicht aus, um neben Biomüll auch Plastikmüll aus Polymilchsäure vollständig abzubauen. Aus diesem Grund darf Kunststoff auf Polymilchsäure-Basis nicht in die Biotonne. Kompostierbares Plastik wird aber auch nicht separat gesammelt, so dass es isoliert kompostiert werden könnte. Es endet deshalb dort, wo auch der normale Plastikmüll endet.

          Enzyme zersetzen auf natürliche Weise

          Die Lösung für das Dilemma liegt für die Materialwissenschaftlerin Ting Xu von der University of California in Berkeley und ihren Kollegen in einer stärkeren Orientierung an der Natur. Dort wird totes organisches Material durch frei werdende Enzyme zersetzt und so dem Erdboden gleichgemacht. „Auch wenn wir sterben, sorgen Enzyme dafür, dass sich unsere Körper auf natürliche Weise zersetzen“, sagte die Forscherin gegenüber dem Nachrichtenportal „Science Daily“. „Deshalb haben wir uns gefragt, wie Enzyme Plastik biologisch abbauen können, damit das Material am Ende tatsächlich Teil der Natur wird.“

          Um das zu erreichen, haben die Wissenschaftler Plastik aus Polymilchsäure oder Polycaprolacton mit einem an die Leine gelegten Enzym ausgestattet, das durch Wasser und Wärme aktiviert wird. Bei Trockenheit und Raumtemperatur bleibt es inaktiv. Kompostiert wird das Material also erst dann, wenn es nass und warm wird. Damit könnten entsprechend ausgerüstete Plastiktüten im häuslichen Kompost entsorgt werden.

          Selbst eine achtlos weggeworfene Plastiktüte müsste sich so in der Natur rasch zersetzen, wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift „Nature“ schreiben. Bei ihren Versuchen ist es den Forschern gelungen, eine nasse, mit Enzymen ausgestattete Plastikfolie aus Polymilchsäure bei 37 Grad innerhalb einer Woche zu achtzig Prozent zu kompostieren. In einer industriellen Kompostieranlage geschah das aufgrund der höheren Temperatur noch schneller. Beim Abbau entstehen aus den langen Milchsäureketten einzelne Milchsäure-Moleküle, die Bodenorganismen als Nahrungsquelle dienen können.

          Ein Durchbruch für nachhaltige Verpackung?

          Das Schwierige an dieser Entwicklung war das „An-die-Leine-Legen“ des Enzyms. Enzyme zerfallen normalerweise schnell, wenn sie nicht in ihrer gewohnten Umgebung sind. Xu und ihre Kollegen haben daher eine Reihe von Polymeren entwickelt, die sich wie ein Mantel um die einzelnen Enzym-Moleküle legen und diese schützen, ohne ihre enzymatische Aktivität einzuschränken oder zu verändern. Steigen Feuchtigkeit und Temperatur, befreien sich die Enzym-Moleküle von diesem Polymer-Mantel und werden aktiv. Das Polymer selbst wird durch ultraviolettes Licht zersetzt.

          Damit die Polymilchsäure am Ende gleichmäßig kompostiert werden kann, muss das Enzym bei der Herstellung allerdings gleichmäßig und in hoher Dichte über das gesamte Material verteilt werden. Ting Xu und ihre Kollegen sind dabei ähnlich vorgegangen wie beim Einfärben von Plastik. Hier werden ebenfalls unzählige Pigmentmoleküle homogen über das gesamte Material verteilt. Für die Kompostierung von Polymilchsäure haben sie das Enzym Proteinase K verwendet, für Polycaprolacton eine Lipase. Die Forscher um Xu wollen ihre Technologie auch auf andere Plastikmaterialien anwenden. Ihnen schwebt vor, erdölbasierte, bisher nicht kompostierbare Kunststoffe ebenfalls durch den Zusatz entsprechender Enzyme abbaubar zu machen. Gartenmöbel oder andere Gegenstände aus Plastik könnten dann in einer Kompostieranlage zersetzt werden.

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