Bakterien entdeckt, die Plastikflaschen in Paracetamol umwandeln

Wissenschaftler kennen verschiedene Mikroben, die Plastik abbauen können. Dies könnte eine Lösung für eines der größten Umweltprobleme der letzten Jahrzehnte sein. Forscher der Universität Edinburgh haben jedoch entdeckt, dass Escherichia coli , ein weit verbreitetes und im Allgemeinen harmloses Bakterium, etwas noch Überraschenderes kann: Es wandelt Plastikmüll aus Wasserflaschen oder Lebensmittelverpackungen in Paracetamol um. Für die Autoren der Studie, die diesen Montag in der Fachzeitschrift „Nature Chemistry“ veröffentlicht wurde, könnte diese Entdeckung die Produktion von Schmerzmitteln revolutionieren.

Forscher behaupten, dass die Methode praktisch keine Kohlenstoffemissionen erzeugt und nachhaltiger ist als die derzeitige Arzneimittelherstellung. Gleichzeitig wird der Kunststoff Polyethylenterephthalat (PET) wiederverwendet, der in vielen Alltagsprodukten enthalten ist und oft auf Mülldeponien landet oder die Meere verschmutzt.

Paracetamol wird traditionell aus schwindenden fossilen Brennstoffen wie Erdöl hergestellt. Für die Produktion dieses und anderer Medikamente und Chemikalien werden Tausende Tonnen fossiler Brennstoffe benötigt, die laut Experten erheblich zum Klimawandel beitragen.

PET wiederum, das sowohl robust als auch leicht ist, erzeugt jährlich über 350 Millionen Tonnen Abfall und verursacht weltweit schwere Umweltschäden. Recycling ist zwar möglich, Forscher weisen jedoch darauf hin, dass bestehende Verfahren Produkte erzeugen, die weiterhin zur globalen Plastikverschmutzung beitragen.

Stephen Wallace und seine Kollegen entdeckten, dass in lebenden Zellen eine chemische Reaktion namens Lossen-Umlagerung stattfinden kann, die durch das Phosphat in E. coli katalysiert wird. Diese chemische Reaktion erzeugt eine stickstoffhaltige organische Verbindung, die für den Zellstoffwechsel unerlässlich ist.

Die Wissenschaftler modifizierten E. coli im Labor, um ein aus PET gewonnenes Molekül namens Terephthalsäure in den Wirkstoff von Paracetamol umzuwandeln. Die Forscher, die teilweise vom Biopharmaunternehmen AstraZeneca finanziert wurden, nutzten ein Fermentationsverfahren, ähnlich dem beim Bierbrauen, um die Umwandlung von industriellem PET-Abfall in Paracetamol in weniger als 24 Stunden zu beschleunigen.

Die neue Technik wurde bei Raumtemperatur durchgeführt und erzeugte praktisch keine Kohlenstoffemissionen. Laut der Gruppe zeigt dies, dass Paracetamol nachhaltig produziert werden kann. Sie räumt jedoch ein, dass für eine kommerzielle Produktion noch weitere Entwicklungen nötig sind. Etwa 90 Prozent des durch die Reaktion von Terephthalsäure mit den gentechnisch veränderten Bakterien entstandenen Produkts bestand aus Paracetamol.

Experten zufolge zeigt dieser neue Ansatz, wie traditionelle Chemie mit der technischen Biologie integriert werden kann, um lebende mikrobielle Fabriken zu schaffen, die in der Lage sind, nachhaltige Chemikalien zu produzieren, die mit der Biologie allein nicht zu erreichen sind. Gleichzeitig werden Abfallprodukte reduziert, Treibhausgasemissionen verringert und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert.

„Diese Arbeit zeigt, dass PET-Kunststoff nicht nur Abfall oder ein Material ist, das dazu bestimmt ist, zu mehr Kunststoff zu werden, sondern dass er von Mikroorganismen in wertvolle neue Produkte umgewandelt werden kann, darunter auch solche mit dem Potenzial zur Behandlung von Krankheiten“, sagt Stephen Wallace, Hauptautor der Studie.

Die Ergebnisse stellen möglicherweise den ersten Fall dar, in dem E. coli Paracetamol aus Abfall produziert. Zukünftige Forschungen werden untersuchen, wie andere Bakterienarten oder Kunststoffe nützliche Produkte erzeugen können.