Der Planet erstickt im Plastikmüll: Weltweit wird nur ein Bruchteil aller Kunststoffabfälle recycelt. Der Großteil landet in Deponien, Verbrennungsanlagen und in der Umwelt. Ideen sind gefragt, wie sich Müll vermeiden lässt. Forschende arbeiten aber auch daran, wie Helfer aus der Natur, Mikroben, Enzyme und Katalysatoren dem schon vorhandenen Plastik buchstäblich ein Ende machen können.

Seegras-Reinigung:
Neptungras entsorgt Plastik in Form von Bällen

Neptungras oder Poseidongras (Posidonia oceanica) ist eine weitverbreitete Pflanze. Sie bildet auf dem Meeresboden dichte Wiesen, die als Nahrung und zum Schutz von marinen Lebewesen dienen und darüber hinaus das Wasser filtern und die Küsten stabilisieren. Wie Forschende der Universität Barcelona anhand einer Studie im Flachwasser vor Mallorca herausfanden, nehmen die Gräser aber auch Mikroplastik auf – und entsorgen es praktischerweise auch gleich.

Neptungras formt nämlich aus abgestorbenen Wurzeln und Rhizomen Fasern, die sich mit der Zeit zu Kugeln formen. Darin verpackt ist auch Mikroplastik, das sich in den Seegraswiesen sammelt. Bei starkem Wellengang oder Sturm werden die sogenannten Neptunbälle an den Strand gespült und können dann entfernt werden. Die Forschenden schätzen, dass Posidonia auf diese Weise jedes Jahr bis zu 867 Millionen Plastikmüll einfängt.

Link zur Studie:

Scientific Reports: "Seagrasses provide a novel ecosystem service by trapping marine plastics"

Foto: Marta VENY / UNIVERSITY OF BARCELONA / AFP

Angriff der Miniroboter:
Bakteriengroße Roboter arbeiten sich an Mikroplastik ab

Sonnenlicht ist eine wichtige Voraussetzung für die Zersetzung von Plastikteilchen: Photokatalysatoren erzeugen mithilfe der Sonnenenergie hochreaktive Verbindungen, die Kunststoff zerlegen können. Doch wie die Katalysatoren mit den in der freien Natur verteilten Plastikteilchen zusammenbringen?

Ein Team der Prager Universität für Chemie und Technologie hat aus photokatalysatorischen Metallen Miniroboter konstruiert, die quasi im Vorbeischwimmen an Mikroplastik andocken und den Abbau durch Sonnenlicht beschleunigen. Die Roboter, die gerade so groß wie Bakterienzellen sind, werden von natürlichem Licht und winzigen Mengen Wasserstoffperoxid angetrieben, bewegen sich autonom und interagieren mit verschiedenen Kunststoffen. Dank ihrer magnetischen Eigenschaften konnten die Roboter nach den Experimenten wieder eingesammelt werden. Ein Praxistest im Meer steht allerdings noch aus.

Link zur Studie:

ACS Applied Materials & Interfaces: "A Maze in Plastic Wastes: Autonomous Motile Photocatalytic Microrobots against Microplastics"

Foto: ADAPTED FROM "ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES"

Potente Rinderpansen:
Bakterien aus Kuhmägen können Polymere zersetzen

Dass Enzyme, die von Bakterien erzeugt werden, imstande sind, Plastik abzubauen, ist schon länger bekannt. Forschende am Austrian Centre of Industrial Biotechnology (Acib), einem von Wirtschafts- und Klimaschutzministerium geförderten Kompetenzzentrum, arbeiten seit Jahren an der Entschlüsselung dieser Prozesse. Während bisher vorrangig an einzelnen Enzymen geforscht wurde, kam die Acib-Gruppe auf die Idee, mikrobielle Gemeinschaften im Rindermagen zu untersuchen. Immerhin enthält das Futter von Kühen natürliches Pflanzenpolyester, das im Pansen aufgespalten wird.

Die Versuche mit Pansenflüssigkeit aus einem heimischen Schlachthof zeigten: Sowohl PET also auch biologisch abbaubarer Kunststoff und biobasierte Materialien konnten effektiv abgebaut werden. Mithilfe eines Zusammenspiels von Enzymen könnte so Plastik in Zukunft in großem Stil "weggefressen" werden.

Mehr dazu:

Mikroben aus Rindermägen zersetzen Plastik

Foto: imago images/NurPhoto

Von Kunst- zu Kraftstoff:
Plastikmüll lässt sich in 60 Minuten in Kerosin umwandeln

Upcycling, also die Aufwertung von scheinbar nutzlosen Abfällen zu neuen Produkten, ist eine gefragte Methode zur Reduzierung der Müllberge. Forschende der Washington State University in Seattle experimentieren schon länger mit Katalysatoren, die Kunststoffe wie Polyethylen (PE) spalten und in kürzere Kohlenwasserstoffketten zerlegen können. Jetzt hat das Team das Verfahren so optimiert, dass 90 Prozent des Kunststoffs bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von 220 Grad in nur 60 Minuten abgebaut werden können. PE wird dabei in Ketten mit einer Länge von acht bis 16 Kohlenstoffatomen zerlegt, also Einheiten, die für Kerosin oder Schmiermittel benötigt werden.

Die Methode könnte neue Möglichkeiten eröffnen, Plastikmüll schnell und vergleichsweise einfach zu recyceln und industriell nutzbar zu machen – und das bei geringen Kosten und niedrigem Energieverbrauch.

Link zur Studie:

Chem Catalysis: "Deconstruction of high-density polyethylene into liquid hydrocarbon fuels and lubricants by hydrogenolysis over Ru catalyst"

Foto: Getty Images/iStockphoto

Popcorn statt Plastik:
Aus Popcorngranulat nachhaltige Verpackungen herstellen

Die Verpackungsindustrie zählt mit einem Anteil von fast 40 Prozent zu den wichtigsten Abnehmern von Kunststoffen. Dementsprechend groß sind die Forschungsanstrengungen, Plastik durch pflanzenbasierte Materialien zu ersetzen, die den hohen Anforderungen an Transport, Lagerung und Produktsicherheit standhalten.

Eine Arbeitsgruppe an der Universität Göttingen hat sich dafür einen besonders knackigen Rohstoff vorgenommen. Die Forschenden haben ein neuartiges Verfahren entwickelt, mit dem sich mittels 3D-Drucks Formkörper aus Popcorngranulat herstellen lassen. Zur Herstellung wird ausschließlich Industriemais verwendet und mit einem Bindemittel aus tierischem Protein versetzt, das aus Schlachtabfällen gewonnen wird. Das Material ist nicht nur leicht, sondern auch wasserabweisend – und damit eine umweltschonende Alternative zu erdölbasierten Kunststoffen und Styropor. (Karin Krichmayr, 18.9.2021)

Mehr Infos gibt es hier.

Foto: Getty Images