BioSC Workshop „Closing Cycles in the Plastics Bioeconomy”

Am 10. Februar fand in Aachen ein BioSC-Workshop zur Wiederverwertung von Kunststoffabfällen statt. 45 Wissenschaftler und Unternehmer diskutierten verschiedene Aspekte des Themas von der Depolymerisierung über die biotechnologische und chemische Konversion bis zur Quantifizierung von Mikroplastik.

Fotos: Forschungszentrum Jülich

Kunststoffprodukte sind ein integraler Bestandteil der modernen Gesellschaft. Aufgrund ihres breiten Anwendungsspektrums und der hohen Verfügbarkeit günstiger Rohmaterialien sind erdölbasierte Polymere in vielen Gegenständen des täglichen Lebens zu finden. Da diese Polymere jedoch sehr langlebig sind, verursachen Kunststoffabfälle eine globale Verschmutzungskrise. Die Entwicklung einer Produktion von Kunststoffmonomeren und -polymeren aus Kunststoffabfällen mit biotechnologischen und chemischen Methoden bietet die Chance, fossile Ressourcen zu ersetzen und den Kohlenstoffkreislauf für die Polymerproduktion zu schließen.

Der Workshop wurde von Lars Blank (RWTH Aachen) eröffnet, der Kunststoffabfälle als Substrat für die Produktion von Bioplastik in Pseudomonas putida nutzt. Dabei werden Kunststoffe in den Bakterien hydrolysiert und aus den freigesetzten Monomeren Polyhydroxyalkanoate (PHA) produziert. Das Bakterienwachstum wurde zunächst für Ethylenglykol und Butandiol als Kohlenstoffquelle optimiert, welche dann als Ausgangsmoleküle für die Produktion von PHA dienen. Pseudomonaden spielen auch eine zentrale Rolle für die Arbeiten von Nick Wierckx (Forschungszentrum Jülich), der sie für die Produktion von Phenol und anderen Aromaten optimiert. Für die Herstellung neuer Kunststoffe ist vor allem Phenol ein wichtiges Vorläufermolekül. Die verwendeten Pseudomonas-Stämme müssen auf eine hohe Toleranz gegenüber Phenol und anderen toxischen organischen Lösungsmitteln optimiert werden. Benedikt Weber (RWTH Aachen) stellte seine Arbeiten zum maßgeschneiderten enzymatischen Abbau von Polyurethan zu Hexamethylenediamin (HMDA) vor. Eine besondere Herausforderung ist hier die Extraktion und Aufreinigung von HMDA, die erforderlich ist, bevor HDMA erneut für die Kunststoffproduktion eingesetzt werden kann.

Tim Devlamynck stellte die Strategie der Firma Indaver vor, die das Abfallmanagement und die Verwertung von Material und Energie für ganze Firmen übernimmt. Indaver ist damit in der Lage, Auswertungen bezüglich der Herkunft und der Art des entsorgten Plastiks vorzunehmen. Aus den Abfällen wird Styrol hergestellt, das dann wieder für die Produktion von Plastik verwendet werden kann. Sonja Herres‑Pawlis (RWTH Aachen) präsentierte ihre Arbeiten zur Herstellung von Polylactid mit Hilfe von Metalloenzymen, die im Gegensatz zu den bisher verwendeten Katalysatoren nicht toxisch sind und eine industriell wettbewerbsfähige Herstellung von PLA ermöglichen. Jürgen Klankermayer (Technische Chemie, RWTH Aachen) stellte ein Verfahren zur Verwertung der Mischung aus PLA und PET vor. Dabei können die Ausgangsstoffe mittels Temperaturvariation und unterschiedlichen Katalysatoren zu 99 % hydrolysiert werden.

Der Workshop wurde beschlossen mit den Vorträgen von Ulrich Schwaneberg (RWTH Aachen/DWI Leibniz-Institut Aachen) und Karl-Erich Jaeger (HHU Düsseldorf). Ulrich Schwaneberg stellte die Ankerpeptidtechnologie vor, die im Rahmen des BioSC FocusLabs „greenRelease“ und dessen Vorläuferprojekten entwickelt wurde. Die Ankerpeptide haben ein breites Anwendungsspektrum und können zum gezielten Abbau und der Quantifizierung von Mikroplastik verwendet werden. Karl-Erich Jaeger stellte im letzten Vortrag des Tages seine Untersuchungen zum Abbau von PET durch Polyester-Hydrolasen aus marinen Mikroorganismen vor. Diese Enzyme liefern neue Möglichkeiten zur Verwertung von Kunststoffabfällen und könnten zur Reduktion des Plastikabfalls in marinen Systemen beitragen.