Bakterien – Kleine Helfer mit großer Wirkung
Die Natur praktiziert seit Millionen Jahren Kreislaufwirtschaft und damit für nicht versiegende Rohstoffquellen. Diese natürlichen Mechanismen bieten ein riesiges Potenzial für Biotechnologie. Wie Bakterien seltene Erden aus Smartphones recyceln und PET-Flaschen in ihre Grundbausteine zur Wiederverwendung zerlegen.
Ökologische Verträglichkeit und nachhaltiges Wachstum gehören zu wichtigen Anforderungen an die Wirtschaft in Deutschland. Für den Schutz von Ressourcen und Umwelt spielt Kreislaufwirtschaft eine entscheidende Rolle. Im besten Fall funktioniert sie so, dass überhaupt keine Abfallstoffe entstehen. Davon sind wir noch weit entfernt. Doch biotechnologische Verfahren nehmen für das Erreichen dieses Ziels eine Schlüsselrolle ein.
Beispiel Seltene Erden
Smartphones, LEDs, Elektromotoren oder Windkraftanlagen – sie alle enthalten wertvolle Seltenen Erden. In kleinen Mengen kommt der Rohstoff weltweit vor, doch größere und wirtschaftliche rentable Lagerstätten sind selten. Gefördert werden sie vor allem in China und das schafft ökonomische Abhängigkeiten. Was liegt also näher, als die Metalle zu recyceln, statt sie abzubauen?
Über eine Million Tonnen Elektroschrott fielen 2020 alleine in Deutschland an. Landet er auf dem Müll, sind die wertvollen Inhaltsstoffe für den Ressourcenkreislauf verloren. Doch selbst auf dem Wertstoffhof sind die Seltenen Erden nicht automatisch für den Wiedereinsatz gerettet. Denn die Rückgewinnung dieser Rohstoffe ist schwierig und bislang wirtschaftlich nicht rentabel.
Bakterien sammeln Seltene Erden
Einem Forschungsteam der Technischen Universität München ist es jetzt ein revolutionärer Durchbruch gelungen. Mithilfe von Cyanobakterien konnten sie Seltene Erden aus einer wässrigen Lösung binden. Es gibt etwa 2000 verschiedene Arten von Cyanobakterien, hierzulande die bekanntesten sind die sogenannten Blaualgen. Die Münchner Forscher haben sich unbekanntere Stämme vorgenommen, die zuvor nie auf ihr biotechnologisches Potenzial untersucht worden sind. Sie fanden dabei fünf Arten, die in Minutenschnelle Seltenerdmetalle selbst bei geringer Konzentration in der Lösung aufnehmen. Die Metalle können anschließend ausgewaschen werden und die Bakterien erneut zum Einsatz kommen. Die Wissenschaftler wollen jetzt die Forschungen für eine industrielle Anwendung des Verfahrens fortsetzen.
Natürliche Helfer gegen Plastikmüll
PET ist einer der wichtigsten Kunststoffe weltweit und nur ein geringer Teil davon wird recycelt. Weit mehr wird verbrannt, deponiert oder landet in der Umwelt. Eine PET-Flasche braucht bis zu 450 Jahre, bis sie sich dort aufgelöst hat. Dabei gibt es Bakterienarten, die PET abbauen können und als Nahrung einsetzen. Solche Bakterienarten leben selbst in europäischen Seen. Aus ökologischer Sicht ist es sicher keine Lösung, natürliche Gewässer mit diesen Bakterien anzureichern, damit sie ihre Arbeit tun. Doch für die Recyclingwirtschaft könnten die Bakterien ein Segen sein. Genau genommen Enzyme aus diesen Bakterien, die PET in seine Grundbestandteile zerlegen. Diese Grundbausteine können sogar als Rohstoffe für neues Plastik genutzt werden. Die Kombination mehrerer Enzyme könnte auch das Recycling-Problem nicht sortenreiner Plastikabfälle lösen, da sie die Trennarbeit übernehmen.
Ein Super-Enzym aus dem Komposthaufen
Chemiker der Uni Leipzig fanden auf einem Friedhofskompost ein solches Super-Enzym. Es kann eine komplette PET-Verpackung in nur einem Tag vollständig abbauen. Die hohe Geschwindigkeit macht das Verfahren wirtschaftlich interessant, auch durch seine Energieeffizienz.
Die Forscher optimieren derzeit dieses Enzym unter Einsatz von KI. Angestrebt wird eine echte Kreislaufwirtschaft, denn die beim Abbau gewonnenen Produkte sind so rein, dass sie wieder in den Produktionsprozess gegeben werden könnten. Derzeit sucht das Forscherteam nach Partnern für die großtechnische Erprobung.
Recycling als nicht versiegende Rohstoffquelle
Die Natur praktiziert seit Millionen von Jahren „Kreislaufwirtschaft“. Diese natürlichen Mechanismen gezielt einzusetzen, bietet ein riesiges Potenzial – für den Umweltschutz und die Wirtschaft. Denn Kreislaufwirtschaft sorgt dafür, dass Rohstoffe nicht versiegen.
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Quellen:
Wofür und wie wir Seltene Erden gewinnen
EU-weit 4,7 Millionen Tonnen Elektroschrott im Jahr
Revolutionärer Durchbruch: Bakterien helfen bei der Kreislaufwirtschaft von Seltenen Erden
Cyanobakterien als Seltenerd-Sammler
Forscher weisen Plastikfressende Bakterien in europäischen Seen nach
Enzym, das PET-Kunststoff zersetzt: Leipziger Wissenschaftler steigern Effizienz
Speed-Enzym zersetzt PET in Rekordzeit