Upcycling statt Recycling

E.-coli-Bakterien erzeugen Vanille-Aroma aus alten Plastikflaschen

Robert Klatt

Gentechnisch veränderte E.-coli-Bakterien produzieren aus alten Plastikflaschen Vanillin, einen Rohstoff für die Lebensmittel- und Kosmetikindustrie.

Edinburgh (Schottland). In Deutschland werden laut Daten der Deutschen Umwelthilfe (DUH) pro Person jährlich im Durchschnitt 210 Einweg-Plastikflaschen verkauft. In der Regel werden diese Flaschen aus Polyethylenterephthalat (PET) hergestellt. Rund ein Drittel des dafür benötigen Materials stammt laut einer Studie der Gesellschaft für Verpackungsmarktforschung (gvm) aus dem Recycling, zwei Drittel werden neu produziert. Produktübergreifend liegt die Recyclingquote von Plastik laut einer Studie der Studie des Bunds für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) und der Heinrich-Böll-Stiftung e. V. (hbs) sogar bei nur 16 Prozent.

Dies liegt hauptsächlich an den hohen Kosten der Wiederverwendung, die eine Neuproduktion von Plastik aus ökonomischer Perspektive sinnvoller als das Recycling machen. Demnach verliert das Material nach dem einmaligen Gebrauch 95 Prozent des ursprünglichen Wertes.

Attraktiveres Recycling dank Upcycling

Die Wissenschaft sucht deshalb nach Methoden zum sogenannten Upcycling, also Formen des Recyclings, bei denen ein Produkt entsteht, das einen höheren Wert hat als das Ausgangsmaterial. Kürzlich stellte die Washington State University (WSU) unter anderem ein Upcyclingverfahren vor, bei dem aus Plastikmüll Kerosin erzeugt wird.

Nun haben Forscher der Universität Edinburgh im Fachmagazin Green Chemistry ein weiteres Verfahren vorgestellt, bei dem aus alten Plastikflaschen Vanille-Aroma hergestellt wird. Im ersten Schritt wird das Polyethylenterephthalat der Getränkeflaschen in Terephthalsäure zerlegt. Anschließend wandelt E.-coli-Bakterien die Terephthalsäure in Vanillin um. Es handelt sich dabei um den global wichtigsten Aromastoff, der in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie in großen Mengen eingesetzt wird.

Plastikflaschen werden teurer Rohstoff

Normalerweise wird Vanillin natürlich aus Vanilleschoten gewonnen oder künstlich mit biotechnologischen Methoden hergestellt. Beide Methoden sind jedoch teuer und können die hohe Nachfrage nach dem Rohstoff nicht decken. Ein Großteil des Vanillins wird deshalb aus Chemikalien, die aus fossilen Brennstoffen erzeugt werden, synthetisiert.

Das nun vorgestellte Verfahren könnte eine Alternative zu dieser Produktionsform des Stoffes werden. Die gentechnisch veränderte E.-coli-Bakterien erreichen unter Wärmezufuhr bei der Umwandlung der Terephthalsäure in Vanillin einen Umwandlungsgrad von 79 Prozent. Weitere Optimierungen sollen den Umwandlungsgrad noch erhöhen. Außerdem könnten die Bakterien noch so modifiziert werden, dass sie neben Vanellin auch andere Moleküle für die Parfümherstellung aus Plastikabfall erzeugen.

„Dies ist das erste Beispiel für die Nutzung eines biologischen Systems, um Plastikabfälle in eine wertvolle Industriechemikalie umzuwandeln, und es hat sehr spannende Auswirkungen auf die Kreislaufwirtschaft“, kommentiert Joanna Sadler die Studie.

Green Chemistry, doi: 10.1039/d1gc00931a

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