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Phaeodactylum tricornutum

Meeresalgen können dank Bakterien-Enzym Plastik zersetzen

Kieselalgen könnten in Zukunft dabei helfen, das in den Meeren schwimmende Plastik zu zersetzen. Möglich ist dies durch eine Manipulation der Gene, durch die die Algen das Bakterien-Enzym PETase produzieren, das Kettenmoleküle des Polyethylenterephthalat (PET) zerlegen kann.

Marburg (Deutschland). Plastik und Mikroplastik verschmutzen nicht nur die Weltmeere, sondern sind über die Luft auch in zuvor kaum vom Menschen berührte Regionen der Erde gelangt. Die Folgen für die Umwelt und den Menschen, der laut einer kürzlich veröffentlichten Studie pro Jahr etwa 200.000 winzige Plastikpartikel aufnimmt, sind bisher kaum abzuschätzen. Die Wissenschaft sucht daher nach neuen Möglichkeiten, mit denen die zunehmende Verschmutzung eingedämmt werden kann.

Vor wenigen Monaten zeigten Wissenschaftler der Universität Greifswald einen Forschungsansatz, bei dem ein künstliches Enzym entwickelt werden soll, das es Bakterien ermöglicht den Kunststoff PET in seine Grundbestandteile zu zerlegen. Die Effizienz der sogenannten molekularen Schere reicht allerdings noch nicht aus, um größere Mengen PET abzubauen.

Bakterium kann PET zersetzen

Außerdem entdeckten laut einer im Fachmagazin Science veröffentlichten Studie Wissenschaftler der Universität Greifswald bereits im Jahr 2016 ein Bakterium, das die Kettenmoleküle des Polyethylenterephthalat (PET) mithilfe des Enzym PETase zersetzen kann. Leider kann Ideonella sakaiensis im Meer, wo sich der meiste Plastikmüll befindet, kaum überleben.

Wissenschaftler der Universität Marburg haben nun im wissenschaftlichen Journal Microbial Cell Factories eine mögliche Lösung für das Problem vorgestellt. Dazu haben sie in die in den Ozeanen häufig vorkommenden Kieselalge Phaeodactylum tricornutum das genetische Rezept des Enzym PETase eingeschleust. Erste Untersuchungen haben belegt, dass die Algen dadurch das Enzym herstellen können.

Genmanipulierte Algen bei hohen Temperaturen erfolgreich

Ob die Algen durch die Produktion des Enzyms auch wirklich PET zersetzen, haben die Wissenschaftler in 21, 26 und 30 Grad heißen Salzwasser anhand von PET-Teilchen und PET-Folienstücken probiert. Laut den Studienautoren „zeigten die Teile des PETs, die in Kontakt mit den Algenzellen kamen unter dem Elektronenmikroskop klar erkennbare Dellen, Kerben und Löcher.“

Die höchste Effektivität wurde bei kleinen Plastikstückchen und einer Temperatur von 30 Grad beobachtet. Kieselalgen können bei dieser Temperatur aber nicht langfristig überleben. Bei 21 und 26 Grad wurde zwar auch PET abgebaut, aber in einem deutlich geringerem Umfang.

Einsatz in speziellen Kläranlagen möglich

Wie Daniel Moog konstatiert „zeigen die Ergebnisse aus dem Labor, dass sich mit diesem Ansatz prinzipiell PET aus Meerwasser entfernen lässt.“ Möglich wäre der Einsatz dieser klimafreundlichen Recyclingmethode beispielsweise in großen Becken, in denen die genmanipulierte Algen Plastikpartikel aus dem Meerwasser abbauen. Bevor an einen großflächigen Einsatz gedacht werden kann, muss laut den Wissenschaftler das Zusammenspiel aus Kieselalge und Bakterien-Enzym noch verbessert werden.

Außerdem erklären die Wissenschaftler, dass die Kieselalge sich leicht und in großen Mengen züchten lässt und dass auch die Genmanipulation dieser Alge inzwischen Routine ist. Die Voraussetzungen für einen Einsatz sind also gegeben.

Science, doi: 10.1126/science.aad6359

Microbial Cell Factories, doi: 10.1186/s12934-019-1220-z

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