Plastic flessen, punnets, wrap-lichtgewicht verpakkingen van PET-plastic worden een probleem als ze niet worden gerecycled. Wetenschappers van de Universiteit van Leipzig hebben nu een zeer efficiënt enzym ontdekt dat PET in recordtijd afbreekt. Het enzym PHL7, dat de onderzoekers vonden in een composthoop in Leipzig, zou biologische PET-recycling veel sneller mogelijk kunnen maken dan eerder werd gedacht. De bevindingen zijn nu gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift ChemSusChem en geselecteerd als het omslagonderwerp.

Een manier waarop enzymen in de natuur worden gebruikt, is door bacteriën om plantendelen af ​​te breken. Het is al langer bekend dat sommige enzymen, zogenaamde polyester-splitsende hydrolasen, ook PET kunnen afbreken. Het enzym LCC, dat in 2012 in Japan werd ontdekt, wordt bijvoorbeeld beschouwd als een bijzonder effectieve 'plastic eter'. Het team onder leiding van Dr. Christian Sonnendecker, een vroege onderzoeker van de Universiteit van Leipzig, is op zoek naar voorheen onontdekte voorbeelden van deze biologische helpers als onderdeel van de door de EU gefinancierde projecten MIPLACE en ENZYCLE. Op de Südfriedhof, een begraafplaats in Leipzig, vonden ze wat ze zochten:in een staal van een composthoop troffen de onderzoekers in het laboratorium de blauwdruk aan van een enzym dat PET in recordtempo afbreekt.

De onderzoekers van het Institute of Analytical Chemistry vonden en bestudeerden zeven verschillende enzymen. De zevende kandidaat, PHL7 genaamd, behaalde in het lab beduidend bovengemiddelde resultaten. In de experimenten voegden de onderzoekers PET toe aan containers met een waterige oplossing die PHL7 of LCC bevatte, de vorige leider in PET-afbraak. Vervolgens maten ze hoeveel plastic er in een bepaalde tijd was afgebroken en vergeleken de waarden met elkaar.

Het resultaat:binnen 16 uur zorgde PHL7 ervoor dat het PET voor 90 procent ontleedde; tegelijkertijd slaagde LCC erin een degradatie van slechts 45 procent te realiseren. "Dus ons enzym is twee keer zo actief als de gouden standaard onder polyester-splitsende hydrolasen", legt Sonnendecker uit. PHL7 maakte bijvoorbeeld een plastic bakje kapot - het soort dat wordt gebruikt voor de verkoop van druiven in supermarkten - in minder dan 24 uur. De onderzoekers ontdekten dat één enkele bouwsteen in het enzym verantwoordelijk is voor deze bovengemiddelde activiteit. Op de plaats waar andere eerder bekende polyester-splitsende hydrolasen een fenylalanineresidu bevatten, draagt ​​PHL7 een leucine.

Biologische PET-recycling heeft enkele voordelen ten opzichte van conventionele recyclingmethoden, die voornamelijk afhankelijk zijn van thermische processen waarbij het plastic afval bij hoge temperaturen wordt omgesmolten. Deze processen zijn zeer energie-intensief en de kwaliteit van het plastic neemt af bij elke recyclingcyclus. Enzymen daarentegen hebben voor hun werk alleen een waterige omgeving en een temperatuur van 65 tot 70 graden Celsius nodig. Een ander pluspunt is het feit dat ze het PET afbreken in de componenten tereftaalzuur en ethyleenglycol, die vervolgens kunnen worden hergebruikt om nieuw PET te produceren, wat resulteert in een gesloten kringloop. Tot nu toe is biologische PET-recycling echter alleen getest door een proeffabriek in Frankrijk.

"Het in Leipzig ontdekte enzym kan een belangrijke bijdrage leveren aan het opzetten van alternatieve energiebesparende recyclingprocessen voor plastic", zegt professor Wolfgang Zimmermann, die een sleutelrol speelde bij het opzetten van onderzoeksactiviteiten naar op enzymen gebaseerde technologieën aan de Universiteit van Leipzig. "Vanwege de enorme problemen die worden veroorzaakt door de wereldwijde belasting van plastic afval voor het milieu, wordt het steeds belangrijker om milieuvriendelijke methoden te vinden voor het hergebruik van plastic in een duurzame circulaire economie. De biokatalysator die nu in Leipzig is ontwikkeld, is zeer effectief gebleken in de snelle afbraak van gebruikte PET-voedselverpakkingen en is geschikt voor gebruik in een milieuvriendelijk recyclingproces waarbij uit de afbraakproducten nieuw plastic kan worden gemaakt."

De onderzoekers uit Leipzig hopen dat het nieuw ontdekte enzym PHL7 biologische recycling in de praktijk kan bevorderen en zoeken daarvoor industriële partners. Ze zijn ervan overtuigd dat de hogere snelheid de recyclingkosten aanzienlijk zal verlagen. In de komende twee tot drie jaar willen ze een prototype maken waarmee de economische voordelen van hun snelle biologische recyclingproces nauwkeuriger kunnen worden gekwantificeerd.

De wetenschappers van het team van professor Jörg Matysik van het Institute of Analytical Chemistry willen ook de structuur en functie van de enzymen ophelderen met behulp van NMR-spectroscopie. Ze werken ook aan een nieuwe voorbehandelingsmethode om een ​​probleem bij biologische recycling op te lossen:PET-afbraak door enzymen heeft tot nu toe alleen gewerkt voor zogenaamd amorf PET, dat wordt gebruikt in onder meer fruitverpakkingen, maar niet voor plastic flessen gemaakt van PET met een hogere kristalliniteit. + Verder verkennen

Plastic-etend enzym kan miljarden tonnen afval op de stortplaats elimineren