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Recycling Enzym unterstützt bei nachhaltigem Plastikrecycling

Quelle: Universität Leipzig 2 min Lesedauer

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Forschende der Universität Leipzig sind bei der Plastikrecycling-Forschung einen weiteren wichtigen Schritt vorangekommen: Sie haben das natürlich vorkommende Enzym PHL7 gezielt optimiert, sodass es unter industrierelevanten Bedingungen effizient und stabil Polyethylenterephthalat (PET) abbaut. 

Das Enzym PHL7 wurde so verändert, dass es PET-Plastik schneller und unter industriellen Bedingungen abbauen kann.(Bild: Universität Leipzig)
Das Enzym PHL7 wurde so verändert, dass es PET-Plastik schneller und unter industriellen Bedingungen abbauen kann.
(Bild: Universität Leipzig)

Das Enzym PHL7, das erstmals 2021 von Dr. Christian Sonnendecker von der Fakultät für Chemie der Universität Leipzig, isoliert aus einer Kompostprobe vom Leipziger Südfriedhof, beschrieben wurde, gilt als eines der wenigen natürlichen hyperaktiven PET-abbauenden Enzyme. Doch für technische Anwendungen war es bisher zu instabil und wenig aktiv – besonders unter realen industriellen Bedingungen. Die aktuelle Studie überwindet nun diese Hürden: „Mithilfe von bioinformatischen Vorhersagen haben wir gezielte Mutationen in die Aminosäuresequenz eingebaut, die zu deutlich verbesserten Varianten führten. Diese zeigen erhöhte Stabilität, höhere Aktivität und eine geringere Abhängigkeit von Salzgehalten – ein entscheidender Vorteil, da das Enzym nun auch in normalem Leitungswasser funktioniert“, erklärt Künze.

Start-up ESTER-Biotech will Technologie in Pilotanlage überführen

Die Forschungsgruppe um Dr. Georg Künze (Medizinische Fakultät) und Dr. Christian Sonnendecker (Fakultät für Chemie) nutzte für die experimentellen Arbeiten zur Studie vom Sommer 2022 bis Mitte 2025 eine Vielzahl moderner Methoden: Röntgenkristallographie erlaubte die dreidimensionale Strukturaufklärung, Impedanzspektroskopie lieferte Echtzeit-Daten zum Reaktionsverlauf, und Moleküldynamik-Simulationen halfen, den enzymatischen Abbau auf molekularer Ebene zu entschlüsseln. In Rührreaktoren wurden die Enzymvarianten unter industrienahen Bedingungen getestet – mit vielversprechenden Ergebnissen. Die Erkenntnisse flossen bereits in eine Patentanmeldung ein.
„Die entwickelten PHL7-Varianten sind nun echte Kandidaten für die industrielle Anwendung“, betont Sonnendecker. Das in Leipzig 2025 gegründete Start-up ESTER-Biotech, ein Spin-off der Universität Leipzig, plant bereits, die Technologie in eine Pilotanlage zu überführen. Langfristig könnte enzymatisches Recycling dazu beitragen, die Kunststoffwirtschaft zirkulärer und nachhaltiger zu gestalten. Das Projekt ist noch nicht abgeschlossen: Weitere Optimierungen mit Künstlicher Intelligenz stehen an, ebenso die Entwicklung von Enzymen für andere biologisch abbaubare Kunststoffe wie PLA und PBS. Ob die Technologie wirtschaftlich tragfähig ist, wird sich in den kommenden Jahren zeigen und hängt neben technischen auch von ökonomischen Faktoren ab.

Bereits vor über 20 Jahren forschte Prof. Dr. Wolfgang Zimmermann an der Universität Leipzig als einer der Pioniere auf dem Gebiet an plastikabbauenden Enzymen, mit dem Ziel, Kunststoffe wie PET unter umweltfreundlichen Bedingungen zu recyceln. Mit der aktuellen Studie ist das Forschungsfeld diesem Ziel einen Schritt nähergekommen.

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