Faszination Technik Wie Polystyrol biologisch abbaubar wird

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Ruderer Klebetechnik GmbH

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: das biologische Re- und Upcycling von Kunststoffabfällen mithilfe von gezüchteten Darmbakterien des Superwurms Zophobas morio.

Kunststoffe sind kostengünstige und weit verbreitete organische Polymere. Polystyrol und die extrudierte Variante Styropor gehören dabei zu den am häufigsten hergestellten Kunststoffen weltweit. Sie sind nach ihrer Gebrauchsphase noch lange haltbar und widerspenstig gegenüber mikrobiellem Abbau. Das könnte sich bald ändern. Forscher der University of Queensland haben entdeckt, dass sich der gewöhnliche Superwurm Zophobas morio dank eines bakteriellen Enzyms in seinem Darm durch Polystyrol fressen kann.

In einer Studie untersuchten sie die Veränderungen im Darmmikrobiom von Superwürmern die auf Kleie, Polystyrol oder unter Hungerbedingungen über einen Zeitraum von drei Wochen aufgezogen wurden. Sie fanden heraus, dass die Superwürmer, die nur mit Polystyrol gefüttert wurden, nicht nur überlebten, sondern sogar eine marginale Gewichtszunahme hatten. Dies deutet darauf hin, dass die Würmer Energie aus dem Polystyrol gewinnen können. Sie seien wie Mini-Recyclinganlagen, die das Polystyrol mit dem Mund zerkleinern und es dann den Bakterien in ihrem Darm zuführen, heißt es.

Polystyrolabbauende Darmbakterien im Labor züchten

Um mehrere kodierte Enzyme zum Polystyrolabbau zu finden, verwendeten die Forscher eine Technik namens Metagenomik. Sie identifiziert Bakterien mit polystyrol- und styrolabbauenden Fähigkeiten und leitet Enzyme und Signalwege ab, die an diesen Reaktionen beteiligt sind. Das langfristige Ziel sei nun, Enzyme zu entwickeln, um Kunststoffabfälle in Recyclinganlagen nach der mechanischen Zerkleinerung enzymatisch biologisch abzubauen. Dabei könnten die Abbauprodukte aus dieser Reaktion von anderen Mikroben verwendet werden, um zum Beispiel hochwertige Verbindungen wie Biokunststoffe herzustellen.

Der Abbau und die Umwandlung von mikrobiellem Kunststoff könnten eine erhebliche Rolle bei der Gestaltung einer Kreislaufwirtschaft spielen, indem Mikroben oder ihre Enzyme zu Bio-Upcycling-Kunststoffabfällen entwickelt werden. Demnächst sollen die Darmbakterien im Labor gezüchtet und ihre Fähigkeit, Polystyrol abzubauen, weiter getestet werden. Dann wollen die Forscher prüfen, wie der Prozess für eine Recyclinganlage hochskaliert werden kann.

Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Microbial Genomics veröffentlicht.

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