Berkeley. Mit einem neuen Herstellungsverfahren lässt sich die Abbaubarkeit von Biokunststoffen deutlich verbessern. Wissenschaftler der University of California betteten dazu ein Enzym in einen aus Polymilchsäure (PLA) bestehenden Biokunststoff ein. Wärme und Wasser reichten aus, um die spätere Zersetzung des Materials erheblich zu beschleunigen, berichten die Forscher im Fachmagazin „Nature“.

Biokunststoffe gelten als eine Lösung für das weltweite Problem der Plastikverschmutzung. Aber viele an sich abbaubare Kunststoffe benötigen zu lange Zeit, bis sie etwa in einer Kompostierungsanlage vollständig zersetzt sind. Das gilt auch für das im Wesentlichen aus Milchsäuremolekülen bestehende PLA, das unter anderem zur Herstellung von Tüten, Trinkbechern oder Einwegbesteck genutzt wird.

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Bei Hitze und Wasser wird Kunststoff zerkleinert

Bei dem neuen Verfahren werden bereits bei der Herstellung von Kunststoffen polyesterfressende Enzyme in das PLA eingebettet. Diese Enzyme werden zunächst durch eine Polymerumhüllung geschützt, die verhindert, dass sich das Enzym entwirrt und unbrauchbar wird, berichten die Wissenschaftler. Wenn das Enzym jedoch Hitze und Wasser ausgesetzt werde, schüttele es sein Polymergehäuse ab und zerkleinere das Kunststoffpolymer in seine Bestandteile – im Fall von PLA vor allem in Milchsäure, die dann von Bodenmikroben im Kompost aufgenommen werden kann.

„Wir sind auf dem richtigen Weg. Wir können das anhaltende Problem, dass Einwegkunststoffe nicht biologisch abbaubar sind, lösen“, sagt Studienleiterin Ting Xu von der University of California in Berkeley in einer Mitteilung der Universität.

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Schädliches Mikroplastik wird eliminiert

Bei dem eingesetzten Enzym handelt es sich um Proteinase K. Xu und ihr Team betteten das kostengünstige und leicht verfügbare Enzym in Kunststoffharzkügelchen ein, die der Ausgangspunkt für die gesamte Kunststoffherstellung sind. Die Wissenschaftler vergleichen den Prozess mit dem Einbetten von Farbpigmenten in Kunststoff. „Wenn das Enzym nur auf der Oberfläche des Kunststoffs ist, würde sich dieses nur langsam zersetzen“, sagte Xu. Integriert in den Kunststoff werde das gesamte Material in kurzer Zeit abgebaut.

Laut den Autoren der Studie zersetzten sich bei Raumtemperatur 80 Prozent der modifizierten PLA-Fasern innerhalb von etwa einer Woche vollständig. Unter industriellen Kompostierungsbedingungen werde das modifizierte PLA sogar innerhalb von sechs Tagen bei 50 Grad Celsius abgebaut, heißt es. Der Prozess kann den Forschern zufolge zudem schädliches Mikroplastik eliminieren, ein Nebenprodukt vieler chemischer Abbauprozesse.

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PLA kann schon heute eingesetzt werden

Nach Angaben von Stephan Kabasci vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik kann PLA in modernen Kompostieranlagen schon heute vollständig zersetzt werden. Je nach Kompostierungsbedingungen sowie Bauweise, Form und Dicke des eingesetzten Biokunststoffes dauere der Zersetzungsprozess derzeit jedoch noch rund zwei bis drei Monate – also deutlich länger als bei den Versuchen des US-Forscherteams.

Nach Ansicht des Experten bieten biobasierte und biologisch abbaubare Kunststoffe eine gute Alternative zu erdölbasiertem Plastik. Der globalen Kunststoffverschmutzung sollte jedoch vor allem über einen ressourcenschonenden und reduzierten Einsatz von Kunststoffen entgegengetreten werden.

RND/dpa