Lebender Kunststoff, der sich nach Gebrauch selbst abbaut

Lebender Kunststoff, der sich nach Gebrauch selbst abbaut

Unter extremen Bedingungen bilden bestimmte Bakterien Sporen, die auch in den härtesten Umgebungen überleben können. Diese Eigenschaft wurde genutzt, um „lebenden Kunststoff“ zu erschaffen, der unter spezifischen Bedingungen biologisch abbaubar ist.

Sporen sind eine ruhende Form, die einige Bakterienarten annehmen, meist bei Nährstoffmangel. Dank einer robusten Außenhülle können sie hohen Temperaturen, Druck, Austrocknung und aggressiven Chemikalien widerstehen, was sie zu einer der widerstandsfähigsten Lebensformen macht. Diese Sporen können über Jahre oder sogar Jahrhunderte inaktiv bleiben und werden erst durch bestimmte Umwelteinflüsse wieder aktiviert.

Es ist bekannt, dass einige Bakterien in der Lage sind, Kunststoffabfälle abzubauen und so deren Ansammlung in der Umwelt zu verhindern. Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben nun Sporen solcher Bakterien in festen Kunststoff eingebettet, der solange intakt bleibt, bis die Sporen aktiviert werden.

Die Wissenschaftler entwickelten eine genetisch modifizierte Form des Bakteriums Bacillus subtilis, die ein Kunststoff abbauendes Enzym namens Lipase BC produziert. Nach der Belastung mit Schwermetallionen bildeten diese Mikroben Sporen. Diese Sporen wurden anschließend mit PCL (Polycaprolacton)-Kunststoffperlen vermischt, geschmolzen und zu festen Kunststoffstücken verarbeitet.

Tests zeigten, dass der resultierende "lebende Kunststoff" sich bei alltäglichem Gebrauch ähnlich wie gewöhnliches PCL verhält. Wird jedoch ein bestimmtes Enzym auf die Kunststoffoberfläche aufgetragen, zersetzt es die Oberfläche des Materials und reaktiviert die eingeschlossenen Sporen. Die reaktivierten Bakterien begannen dann erneut, Lipase BC abzusondern, wodurch der Kunststoff innerhalb von sechs bis sieben Tagen vollständig abgebaut wurde.

Die Sporen können auch durch Kompostierung des Kunststoffs reaktiviert werden. Proben des Materials, die in den Boden eingebracht wurden, zersetzten sich vollständig innerhalb von 25 bis 30 Tagen.

1 https://www.nature.com/articles/s41589-024-01713-2