Als Experten für Enzymtechnologie und Umweltschutz haben wir eine bahnbrechende Entwicklung im Kampf gegen Plastikverschmutzung beobachtet – und sie entstand rein zufällig.
Forscher der University of Portsmouth und des National Renewable Energy Laboratory (NREL) des US-Energieministeriums analysierten die Struktur eines Enzyms, das bereits Plastik abbauen kann. Dabei schufen sie eine mutierte Version, die noch leistungsfähiger ist.
Diese Variante zerlegt hartnäckige Kunststoffe wie Polyethylenterephthalat (PET) schneller. Besonders innovativ: Sie verarbeitet auch Polyethylenfurandicarboxylat (PEF), einen biobasierten PET-Ersatz, der Glasflaschen ersetzen soll.
PET überdauert Jahrhunderte in der Umwelt. Diese Entdeckung könnte Millionen Tonnen Flaschen und Verpackungen recycelbar machen. Das Team optimiert das Enzym nun für industrielle Anwendungen.
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„Wenige hätten vorhersehen können, dass Plastikmassen seit den 1960er Jahren Ozeane und Strände verseuchen würden“, erklärt Professor John McGeehan von der University of Portsmouth. „Die Wissenschaft muss nun Technologie einsetzen, um Lösungen zu schaffen.“
PETase, ein Enzym aus einem japanischen Recyclingzentrum, entwickelte sich natürlich, um Plastik als Nahrungsquelle zu nutzen. Das Team rekonstruierte seine Evolution.
In Kooperation mit der Diamond Light Source nutzten Prof. McGeehan und Dr. Gregg Beckham Synchrotron-Röntgenstrahlen – 10 Milliarden Mal heller als Sonnenlicht –, um ein hochauflösendes 3D-Modell zu erstellen.
Elektronenmikroskop-Aufnahme: Enzym interagiert mit Plastik
Computermodelle mit Kollegen von University of South Florida und University of Campinas bestätigten: PETase passte sich an PET-reiche Umgebungen an. Bei Mutierungsversuchen entstand versehentlich ein überlegenes Enzym.
„Glückliche Zufälle treiben Forschung voran“, betont Prof. McGeehan. „Diese Entdeckung zeigt Potenzial für weitere Optimierungen und echte Recyclinglösungen.“
Mit Protein-Engineering und Evolutionstechniken verbessern sie es weiter.
„Der Prozess ähnelt Enzymen in Waschmitteln oder Biokraftstoffen. Bald könnte ein industrieller Abbau von PET, PEF, PLA und PBS möglich sein“, ergänzt McGeehan.
Die Studie erschien in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Bilder: Shutterstock/NREL