Plastik-fressendes Bakterium entdeckt

Das Bakterium Ideonella sakaiensis 201-F6 hat zwei Enzyme, mit dessen Hilfe es den weit verbreiteten Kunststoff PET (Polyethylenterephthalat) zerlegt. Es könne bei der Sanierung PET-belasteter Flächen und Gewässer hilfreich sein oder beim Recycling Erdöl-basierter Rohstoffe, die zur PET-Herstellung benötigt werden, kommentiert ein deutscher Experte die Entdeckung.

Weltweit werden jährlich etwa 300 Millionen Tonnen Kunststoffe produziert. 56 Millionen Tonnen entfielen im Jahr 2013 auf PET-Kunststoffe. Daraus entstehen zum Beispiel Flaschen oder Verpackungen. Nur ein geringer Teil davon wird recycelt, riesige Mengen landen in der Umwelt, wo sie nur sehr langsam abgebaut werden.

Nach Angaben des Umweltbundesamtes (UBA) vergehen etwa 450 Jahre, bis sich eine Plastikflasche in der Umwelt zersetzt hat. Die Kunststoffe werden im Laufe der Zeit in immer kleinere Partikel zerrieben, die sich in der Nahrungskette ansammeln und schließlich auch in den Menschen gelangen können.

Bisher waren nur Pilze bekannt, die Plastik abbauen. Die Forscher um Shosuke Yoshida vom Kyoto Institute of Technology entnahmen nun an einer Recycling-Anlage für PET-Flaschen 250 Umweltproben - von Sedimenten, Böden, Abwasser oder Aktivschlamm. Dann prüften sie im Labor, ob darin Mikroorganismen steckten, die einen dünnen PET-Film zersetzen können. In einer Sediment-Probe wurden sie fündig: Sie isolierten ein Bakterium, das sie Ideonella sakaiensis 201-F6 tauften.

Untersuchungen zeigten, dass das Bakterium nicht nur in Flüssigkeit zu finden war, sondern auch direkt an Kunststoff. Die Bakterienzellen waren über kleine Anhänge miteinander verbunden und hafteten damit auch an der Oberfläche des Kunststoff-Films. Nach 60 Wochen bei 30 Grad Celsius hatten die Bakterien den Film vollständig aufgefuttert.

Die Forscher identifizierten als nächstes zwei Enzyme, die den Abbau betreiben. Zunächst wandelt das Enzym ISF6_4831 PET in ein Zwischenprodukt um, das dann von einem weiteren Enzym, ISF6_0224, umgebaut wird. Am Ende bleiben Terephthalsäure und Glykol übrig. Beide Substanzen seien nicht giftig für die Umwelt, betonen sie.

«Der Abbauprozess ist relativ langsam», schreibt Uwe Bornscheuer von der Universität Greifswald in einem ebenfalls in «Science» veröffentlichten Kommentar zu der Studie. Dennoch sei die Entdeckung vor allem mit Blick auf das PET-Recycling interessant.

«Wenn die Terephthalsäure isoliert und wiederverwertet werden könnte, würde das erhebliche Einsparungen bedeuten bei der Produktion neuer Polymere ohne Erdöl-basierte Ausgangsmaterialien.» Darüber hinaus könnten die Bakterien eingesetzt werden, um Plastik aus der Umwelt zu entfernen.

Ein weiterer Aspekt: Beide Enzyme waren bisher unbekannt; sie ähneln bekannten Enzymen auch nicht besonders. Die Gene für die Bildung der Enzyme werden hochreguliert, sobald die Bakterien mit PET in Kontakt kommen. Das deute darauf hin, dass ihre Hauptaufgabe im Abbau des Kunststoffs bestehe.

Es sei spannend zu erfahren, ob die Enzyme erst in den etwa 70 Jahren seit Nutzung der PET-Kunststoffe entstanden seien. Beispiele für eine solch schnelle natürliche Evolution seien rar, aber bekannt, schreibt Bornscheuer.