Nachhaltige Produktion von Bioplastik - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

Ein Beitrag von Moritz Koch, Universität Tübingen.

Viele haben schon von einem der größten Umweltprobleme unserer Zeit gehört: die Verschmutzung unserer Natur mit Plastikmüll. Vor allem unsere Meere liefern regelmäßig drastische Bilder, wie einmal in die Umwelt entlassener Müll dort unwiederbringlich verbleibt und unvorhersehbare Konsequenzen hat. Laut einer aktuellen Studie werden wir im Jahr 2050 genauso viel Plastik wie Fisch in den Ozeanen haben. Es liegt an unserer aktuellen Generation, etwas dagegen zu unternehmen.

Im Gegensatz zu dem Problem des Plastikmülls haben bislang erst wenige Menschen von einer vielversprechenden Lösung gehört: Cyanobakterien. Manchen sind diese kleinen Lebewesen lediglich von verschmutzten Badeseen bekannt. Dabei sind diese photosynthetischen Organismen wahre Alleskönner: So sind sie etwa für einen großen Teil des weltweit gebildeten Sauerstoffs verantwortlich, den wir jeden Tag einatmen. Ähnlich wie Pflanzen haben Cyanobakterien nämlich die Fähigkeit, mithilfe von Photosynthese zu wachsen. Sie benötigen also im Wesentlichen vor allem CO₂ und Sonnenlicht und sind damit sehr anspruchslos in ihrem Wachstum.

Darüber hinaus haben manche Cyanobakterien-Arten noch eine ganze besondere Eigenschaft: unter gewissen Wachstumsbedingungen stellen sie PHB (Polyhydroxybutyrat) her, welches als Bioplastik genutzt werden kann. Aufgrund seiner ähnlichen Materialeigenschaften zu Polypropylen (PP), einem der häufigsten verwendeten Plastikarten, könnte es vor allem im Verpackungsbereich einen guten Ersatz darstellen. Denn im Gegensatz zu Polypropylen baut sich PHB relativ schnell in der Umwelt ab, wenn es einmal nicht sachgerecht in der Plastiktonne entsorgt wird. Vor allem für kurzlebige Produkte, die häufiger am Strand oder in der Umwelt zu finden sind, wäre PHB deshalb eine spannende Alternative.

Cyanobakterien haben somit das Potential, als zukünftige „Bio-Fabriken“ CO₂ und Sonnenlicht in praktische Alltagsprodukte oder Chemikalien umzuwandeln. Dinge, die bislang häufig noch aus Erdöl hergestellt werden. In ihrem Tübinger Labor konnte die Arbeitsgruppe von Prof. Karl Forchhamer bereits das Potential von Cyanobakterien anhand des Beispiels PHB verdeutlichen. In einer aktuellen Studie waren sie mithilfe von gentechnischen Techniken in der Lage, die Menge des gebildeten PHBs innerhalb der Bakterien von ~10 % auf über 80 % zu steigern.

Allerdings befindet sich die Forschung zu dem Thema noch im Grundlagen-Stadium und es wird Jahre, wenn nicht Jahrzehnte, dauern, bis Mikroalgen-Produkte auf den Markt kommen. Um dennoch nicht in einer Flut an Plastikmüll unterzugehen ist es deswegen wichtig, schon jetzt folgende Dinge anzugehen:

1.) Die Einführung einer effektiven CO₂ Abgabe fördert die Erforschung und Einführung von nachhaltigen Produkten, etwa aus Mikroalgen,

2.) ein effektives Recycling-System, welches Produkte wieder aufbereiten kann, verlängert ihren Lebenszyklus sowie

3.) müssen Produkte so designed werden, dass sie am Ende ihres Lebens wieder in ihre Bestandteile zerlegt werden können.

Die hier veröffentlichten Inhalte und Meinungen der Autorinnen und Autoren entsprechen nicht notwendigerweise der Meinung des Wissenschaftsjahres 2020/21 – Bioökonomie.​