Einführung

Letzten Monat gelang Wissenschaftlern ein wichtiger Schritt zur Lösung der globalen Plastikmüllkrise . Sie entdeckten TPADO, eine natürliche Lösung für unser kollektives Plastikproblem. Die Lösung ist ein Enzym, das Terephthalat (TPA) abbauen kann. TPA ist einer der Hauptbestandteile von Polyethylenterephthalat (PET). PET wird zur Herstellung von Kleidung, Teppichen und Einweg-Wasserflaschen verwendet.

Professorin Jen DuBois von der Montana State University und Professor John McGeehan von der University of Portsmouth leiteten die Forschungsarbeit gemeinsam. TPA wird außer in PET nirgendwo anders verwendet. Die meisten Bakterien können TPA nicht einmal erkennen. Das Team aus Portsmouth konnte jedoch nachweisen, dass ein Enzym aus PET-abbauenden Bakterien TPA problemlos erkennt. Das Forschungsteam der Montana State University zeigte anschließend, dass dieses Enzym, das sie TPADO nannten, TPA mit überraschender Effizienz abbauen kann.

Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre herausragende Arbeit dazu beitragen wird, die jährlich produzierten 400 Millionen Tonnen Plastik sicher zu entsorgen. Sie hoffen auch, dass ihre bahnbrechende Arbeit neue Türen für die Entdeckung und Verbesserung von Enzymen wie TPADO öffnen wird. Ihre Arbeit wird Regierungen und Organisationen enorm dabei helfen, die Plastikverschmutzung zu bekämpfen. Die Enzyme können biologische Systeme schaffen, die Plastikmüll in nützliche Produkte umwandeln.

Professor McGeehan sagt, dass es in den letzten Jahren phänomenale Fortschritte bei der Entwicklung von Enzymen gegeben habe, die PET-Kunststoffe in ihre Grundstrukturblöcke zerlegen. Ihre Arbeit geht jedoch noch einen Schritt weiter. Sie haben erstmals gezeigt, wie Enzyme diese grundlegenden Strukturblöcke in noch einfachere Moleküle zerlegen können. Bakterien können diese Moleküle dann nutzen und natürliche Materialien und Chemikalien erzeugen, wodurch Plastikmüll in lebenswichtige und wertvolle Produkte umgewandelt wird.

Die Enzyme zersetzen Plastikmüll in nur wenigen Tagen. Die Zersetzung von Kunststoffen dauert in der Regel etwa 450–500 Jahre.

Die Forschung, die zur Entdeckung von TPADO führte, war Teil einer internationalen Zusammenarbeit zwischen Großbritannien und den USA. Die Arbeit brachte Forscher aus verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen zusammen, um zur Lösung unseres kollektiven Problems als Menschen beizutragen: Plastikmüll.

Vorherige Forschung

In den letzten fünf Jahren haben zahlreiche Wissenschaftler bahnbrechende Fortschritte bei der Entwicklung von Enzymen erzielt, die gängige Kunststoffe wie PET abbauen. Wissenschaftler verfolgen schon lange das Ziel einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffabfälle. Die Entwicklungen der letzten Jahre haben gezeigt, wie weit die Biotechnologie bei der Lösung globaler Probleme beitragen kann. Diese Fortschritte haben viele Menschen optimistisch in die Zukunft der Menschheit und unseres Planeten blicken lassen.

Im Jahr 2016 entdeckten japanische Wissenschaftler ein Bakterium, das PET-Kunststoffe auf natürliche Weise konsumierte. Das Bakterium nutzte Enzyme, um innerhalb weniger Wochen Plastikmüll abzubauen. Im Jahr 2020 wurde die „PETase“ entdeckt. PETase war eine leistungsstärkere Version des von Japanern entdeckten Bakterienenzyms. Wissenschaftler fanden heraus, dass die Kombination eines Superenzyms namens „MHETase“ mit PETase den Kunststoff sechsmal schneller abbauen konnte als die früheren Enzyme.

Das plastische Problem

Das Plastikmüllproblem ist eine Umweltkrise, die vor fast 70 Jahren begann. Wissenschaftler prognostizieren, dass es bis 2050 mehr Plastik als Fische in unseren Ozeanen geben wird. Umweltschützer betrachten Plastikmüll als eine der größten Umweltbedrohungen weltweit für Mensch und Tier.

Der weitverbreitete Einsatz von Plastik begann nach dem Zweiten Weltkrieg. Seitdem haben die Menschen neun Milliarden Tonnen Plastik produziert und entsorgt. Plastik ist nicht vollständig abbaubar, sondern zerfällt in winzige Teile. Das bedeutet, dass ein Großteil des vor 70 Jahren produzierten Plastiks noch immer auf der Erde existiert! Unser gesellschaftliches Problem ist die Plastikflut. Lösungen für dieses Problem zu finden, ist eine große Herausforderung.

Seit Jahrzehnten betrachten Menschen Recycling als eine der Lösungen. Aber die Art und Weise, wie wir unseren Abfall recyceln, ist Teil des Plastikproblems. Die meisten westlichen Länder schicken ihren Plastikmüll in asiatische Länder, insbesondere nach Südostasien. Die Umleitung ihrer Abfälle durch westliche Staaten eröffnete in Asien eine Vielzahl illegaler Märkte.

Die praktischen Plastikangebote führten dazu, dass die Menschen eine Wegwerfkultur in Bezug auf ihren Müll entwickelten. Kunststoffe revolutionierten die Medizin, indem sie Forschern bei der Entwicklung lebensrettender Geräte halfen, die Raumfahrt ermöglichten und durch Helme und Inkubatoren Leben retteten. Die meisten Kunststoffe, die wir heute verwenden, haben eine Lebensdauer von nur wenigen Minuten bis einigen Stunden. Dennoch verbleibt dieser Kunststoff über Hunderte von Jahren in der Umwelt.

1950 betrug die Kunststoffproduktion 2.3 Millionen Tonnen . Diese Zahl stieg bis 2015 exponentiell auf 448 Millionen Tonnen. Experten prognostizieren, dass sich diese Zahl bis 2050 verdoppeln wird. In Küstenländern gelangen jährlich etwa 8 Millionen Tonnen Plastikmüll, der von Wind und Flüssen herangetragen wird, ins Meer.

Plastikmüll schädigt Millionen von Tieren, von Vögeln bis zu Fischen. Fast alle Seevogelarten nehmen Plastik auf. Plastikmüll beeinträchtigt Meerestiere hauptsächlich dadurch, dass sie sich darin verfangen und verhungern. Tiere verhungern aufgrund von Plastik, weil ihre Mägen so voll mit Abfall sind, dass ihr Appetit stark nachlässt. Zurückgelassene Fischereigeräte erwürgen Wale, Schildkröten, Robben und andere Meerestiere. Wissenschaftler haben Mikroplastik in Muscheln, Garnelen und Fischen gefunden – und wir essen diese!

Fazit

Wir haben gerade gelesen, wie Plastikverschmutzung unsere Umwelt, Tiere und die öffentliche Gesundheit zerstört. Plastikmüll zählt heute zu den größten Umweltbedrohungen weltweit , weshalb wissenschaftliche Durchbrüche wie TPADO dringend benötigt werden. Enzyme wie TPADO spalten Plastik in seine Grundmoleküle auf, sodass wir diese wiederverwenden und neue Produkte herstellen können. Diese Enzyme tragen dazu bei, einen geschlossenen Kreislauf für die Plastikproduktion und den -konsum zu erhalten. Die Entdeckung dieser Enzyme ermöglicht ein schnelleres, energieärmeres und umweltfreundlicheres Plastikrecycling. Die Enzyme wirken bei Umgebungsbedingungen auf Plastik und reduzieren so die Notwendigkeit, es wie bei herkömmlichen Recyclingmethoden auf Hunderte von Grad zu erhitzen. Die Entdeckung von Enzymen wie TPADO wird dazu beitragen, biologische Systeme zu entwickeln, die Plastikmüll auf natürliche Weise und ohne Freisetzung giftiger Stoffe abbauen können. Wissenschaftler sind sich jedoch noch nicht sicher, ob Enzyme wie TPADO im industriellen Maßstab eingesetzt werden können. Trotz dieses Durchbruchs sind die Forscher sehr optimistisch und arbeiten weiter an einer Lösung für die weltweiten Plastikmüllprobleme. Halten Sie die Augen offen für einen unglaublichen Sprung in naher Zukunft.

Lesen Sie auch: Explosion beim Start einer SpaceX-Rakete gibt Anlass zu Umweltbedenken