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Wie Algen unser Müllproblem lösen könnten

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Kreislaufwirtschaft 2.0 - Wie Algen unser Müllproblem lösen könnten

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Die EU-Umweltminister wollen heute diskutieren, wie man die Massen an Kunststoffmüll in den Griff bekommen kann. Die TU Kaiserslautern arbeitet bereits an innovativen Verfahren.

Studenten der TU Kaiserslautern präparieren Grünalgen im Labor.
Die plastik-abbauende Grünalge kann den Kunststoff PET in seine Grundbausteine zerlegen.

Während die zuständigen EU-Minister für Umwelt und Klima in Helsinki darüber beraten, wie man künftig mit einem der größten Probleme - dem Plastikmüll - umgeht, wollen zwölf junge Forscher des Fachbereichs Biologie der TU Kaiserslautern nicht länger auf politische Vorgaben warten, sondern eine Lösung entwickeln. "Die Problematik der Umweltverschmutzung ist schon lange bekannt, aber es gibt noch immer keine geeignete Lösung dafür. Durch die langen Abbauzeiten häuft sich Plastikmüll weiter an und die Menge an Mikroplastik nimmt zu. Jetzt müssen neue und innovative Wege gegangen werden", sagt Lukas Punstein, Sprecher der zwölfköpfigen Nachwuchsforscher.

Die Wiedergewinnung der Bausteine ermöglicht (...) einen schonenden Umgang mit den Ressourcen unserer Erde wie Erdöl und Erdgas.
Lara Peters, Mitglied des Forscherteams

Mit Hilfe ihres Bio-Recyclingverfahrens wollen sie die Kreislaufwirtschaft 2.0 mitgestalten - und das mit Hilfe einer Grünalge. "Mit unserer plastik-abbauenden Grünalge liefern wir eine umweltfreundliche und effiziente Methode, um den Kunststoff PET nicht nur in seine Grundbausteine zu zerlegen, sondern diese auch zur Herstellung von neuem Plastik zu nutzen. Die Wiedergewinnung der Bausteine ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Methoden einen schonenden Umgang mit den Ressourcen unserer Erde wie Erdöl und Erdgas", sagt Lara Peters, Mitglied des Forscherteams.

Grünalge ist immer hungrig

Die Grünalge (lat. Chlamydomonas reinhardtii) ist in Seen und Teichen unbeliebt, denn sie entzieht den maritimen Lebewesen wertvollen Sauerstoff. Die Biologen und Biochemiker haben aber ein paar günstige Eigenschaften der Grünalge erkannt, welche für den Plastikzerlegungsprozess genutzt werden können. Im ersten Schritt präparierten sie die Grünalge - das heißt sie setzen ihr ein bestimmtes Enzym ein. Dieses Enzym ist quasi ein Trigger, der dazu führt, dass die Alge ständig plastikabbauende Enzyme bildet. Kommt nun die Grünalge mit Plastikmüll in Kontakt, entsendet sie plastikabbauende Enzyme. Diese funktionieren dann wie Schneidwerkzeuge, die den Kunststoff zerlegen. Das Prinzip beruht auf einem Eingriff ins Erbgut der Alge - in der Fachsprache Modular Cloning (kurz MoClu) genannt.

Der kritischen Auseinandersetzung mit dem Thema Gentechnik setzt Niko Dalheimer vom Forscherteam entgegen: "Die Umsetzung des Projekts geschieht unter kontrollierten Bedingungen im Labor, dabei wird die gentechnisch veränderte Grünalge nicht in die Umwelt freigesetzt, sondern in einem geschlossenen System wachsen gelassen, um die Abbauprodukte aufreinigen zu können."

Studenten der TU Kaiserslautern präparieren Grünalgen im Labor.
Der Grünalge wird ein bestimmtes Enzym eingesetzt, was dazu führt, dass die Alge wiederum ständig plastikabbauende Enzyme bildet.

Recycling im Laborformat

Die erste Forschungsarbeit des Bio-Recyclingprozesses fand zunächst im Reagenzglas statt. Nun ist der nächste Schritt erreicht: Das Ganze ist in einem Bioreaktor etabliert. In ihm findet sich ein Medium aus präparierten Grünalgen. Oben kommt Plastikmüll in den Bioreaktor, die Aufspaltung beginnt und am Ende kommen die beiden Grundbausteine Therephthalsäure (TPA) und Ethylenglycol (EG) raus. Während man Therephthalsäure für die Neuproduktion von PET-Flaschen nutzen kann, sieht Lara Peters auch Verwendungsmöglichkeit für Ethylenglycol: "Wir wollen EG weiter verwerten, indem dieses zu dem Biotreibstoff Ethanol umgewandelt wird." Plastikmüll in Rohstoffe umzuwandeln - ein wichtiger Ansatz zur nachhaltigen Abfallbeseitigung.

Doch zum Nulltarif gibt es das nicht. "Die Finanzierung des Projektes ist eine große Herausforderung und wir erhalten unter anderem Unterstützung von Sponsoren aus der Industrie", so Lukas Punstein. Zudem haben die engagierten Studenten eine Crowdfunding-Kampagne gestartet

Internationaler Wettbewerb     

Derzeit laufen weltweit einige Forschungsideen in Bezug auf Plastikmüllbeseitigung. Das Studententeam von der TU Kaiserslautern wird demnächst am größten internationalen Wettbewerb im Bereich der synthetischen Biologie teilnehmen. Das renommierte Massachusetts Institute of Technology in Boston hat diesen Wettbewerb ins Leben gerufen. Schaffen es die zwölf Kaiserslauterer Nachwuchsforscher mit ihrem Verfahren zu überzeugen, wollen sie weiter an der Kreislaufwirtschaft 2.0 mitarbeiten. Damit könnten sie auch den EU-Umweltministern einen Input liefern.

Christine Elsner ist Redakteurin in der ZDF-Umweltredaktion.

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