Plastik aus PHA gilt als Material für die Zukunft: PHA (Polyhydroxyalkanoate), das sind natürliche Polyester, lassen sich mit Mikroorganismen herstellen. Sie sind unter anderem in Rest- und Nebenstoffen aus der Lebensmittelproduktion enthalten, etwa Molke oder Melasse. PHA können wie konventionelle Thermoplaste aus Erdöl verarbeitet werden, beispielsweise mit Spritzgussverfahren. Zudem sind diese Polymere bioabbaubar. Bisher war man davon ausgegangen, dass dafür bestimmte Bakterien und Pilze erforderlich sind. Nun haben Forscher um die Meeresbiologin Nicole Dubilier am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen herausgefunden, dass auch mehrere Tierarten Bioplastik aus PHA verdauen können.
Auf die Spur des tierischen PHA-Abbaus kamen die Forscher durch den Meereswurm Olavius algarvensis, wie sie im Fachmagazin „Nature Ecology & Evolution“ berichten. Das etwa zwei Zentimeter lange Tier, das im Mittelmeer und vor der portugiesischen Atlantikküste vorkommt, verfügt weder über einen Mund noch über einen Darm, sondern es lebt von den Bakterien unter seiner Haut: Es nutzt sie als Nährstofflieferanten. Eine der Bakterienarten unter der Wurmhaut speichert Kohlenstoff in Form von PHA. Die Mikroorganismen stellen die Polymere her, wenn genug Kohlenstoff vorhanden ist, aber andere Stoffe für ihr Wachstum fehlen, etwa Stickstoffverbindungen oder Phosphate. Bis zu 90 Prozent der Trockenmasse der betreffenden Mikroorganismen können dann aus PHA-Körnchen bestehen. Natürliche PHA finden sich daher weltweit in Böden und Sedimenten in Gewässern.
Die Wissenschaftler fanden im Wurm selbst Enzyme, die das Material in ihre chemischen Einzelteile zerlegen können. Dies gilt den Wissenschaftlern als starker Hinweis darauf, dass PHA dem Wurm als Nahrung dienen.
Schwamm, Regenwurm, Springschwanz
Aus Genomdaten haben die Wissenschaftler dann herausgesucht, welche Tierarten ähnliche Enzyme herstellen können wie der untersuchte Meereswurm, und fanden fast 70 Tierarten. Darunter waren Krötenarten, Miesmuscheln, Austern, einige Süßwasserschnecken, Lanzettfische, Rädertierchen, Rüsselwürmer, Schwämme und Asseln, Seesterne und Krebstiere. Für einen Schwamm, einen Regenwurm und einen Springschwanz haben die Forscher dann auch im Labor zeigen können, dass sie natürliche PHA tatsächlich verdauen.
Nach Ansicht der Bremer Wissenschaftler liefern ihre Erkenntnisse genug Anreize, diese Biopolymere stärker als Alternative zu konventionellen Kunststoffen zu nutzen. Deren schlechte Abbaubarkeit ist eine Ursache für die zunehmende Verschmutzung der Umwelt mit Mikroplastik. Bioplastik hat einen Anteil von unter einem Prozent an der weltweiten Plastikproduktion, wobei nicht alle Bioplastiksorten auch biologisch abbaubar sind. Der Anteil von PHA am hergestellten Bioplastik liegt aktuell bei etwa vier Prozent.
PHA werden bereits seit den Sechzigerjahren als Alternative zu den auf Erdöl basierenden Kunststoffen diskutiert. Verfahren, PHA industriell herzustellen, entwickeln Unternehmen und Forscher seit den Achtzigerjahren. Dass etwa Polyhydroxybutyrat, eines der PHA, ähnliche Materialeigenschaften hat wie Polypropylen, wurde schon im Jahr 1982 gezeigt. Mit den Fortschritten in der Biotechnologie nahm die Zahl der Herstellungsverfahren zu, sowohl mit gentechnisch veränderten Organismen als auch ohne. In den vergangenen 15 Jahren ist die Forschung enorm vorangekommen, wie Forscher der National University of Ireland in einer Übersichtsarbeit im „Journal of Biotechnology“ festgestellt haben.
Die Entsorgung und Umweltschäden nicht einberechnet, sind PHA heute aber immer noch teurer als die gängigen erdölbasierten Kunststoffe. PHA sind biokompatibel und werden daher vor allem in der Medizin eingesetzt, etwa für Implantate oder in der Züchtung von Zellen und Gewebe. Gelingt es, die Produktionskosten zu senken, etwa wenn Biomüll als Rohstoff dienen kann, eignen sich Materialien aus PHA nach Ansicht von Experten für Lebensmittel- und Kosmetikverpackungen.
