Bioökonomie International 2022: EnzCircEco - Enzymstabilisierung für eine zirkuläre (Bio-)Kunststoff-Wirtschaft, TP B

Das Projekt EnzCircEco soll mit der Entwicklung einer enzymatischen Depolymerisationsroute für Poly(ethylenterephthalat) (PET) zu einer Kreislaufwirtschaft beitragen. Die enzymatische Route wurde gewählt, da Enzyme aufgrund ihrer hohen Spezifität, Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit sehr attraktive Alternativen zu herkömmlichen Katalysatoren sind. Viele katalytische Umwandlungen könnten in Zukunft auf nachhaltige enzymatische Wege übertragen werden. PET-Hydrolase (PETase) ist das effizienteste bekannte Enzym für die Depolymerisation von PET. Allerdings ist die Anwendung des freien Enzyms problematisch. Enzyme sind empfindliche Biomoleküle, die unter harschen Einsatzbedingungen schnell ihre katalytische Aktivität verlieren können. Synthetische Polymere können Proteine stabilisieren. Um den Einsatz von PETase für einen längeren Zeitraum bei höheren Temperaturen zu ermöglichen, werden zunächst PETase-Polymer-Konjugate entwickelt. In einem zweiten Schritt wird PETase auf Polymerpartikeln für eine wiederholte Anwendung immobilisiert. Es wird eine ortsspezifische Polymerkonjugations- und Immobilisierungsstrategie für PETase entwickelt, um eine hohe Aktivität des Enzyms zu erhalten. Die Produkte eines enzymatischen Abbaus von PET mit konjugierter und immobilisierter PETase unter verschiedenen Bedingungen werden hinsichtlich ihrer Zusammensetzung analysiert, aufgereinigt und ihre Repolymerisation zu PET hinsichtlich evtl. auftretender Unterschiede im Vergleich zu den kommerziellen Monomeren untersucht. Nur wenn der gesamte Zyklus inklusive der Repolymerisation abgebildet wird, kann die Nutzbarkeit einer Recyclingroute bewertet werden. Nach der Etablierung des Proof-of-Concept für den PET-Abbau mit immobilisierter PETase und der Repolymerisation der gewonnenen Monomere zu neuem PET wird EnzCircEco die Entwicklungen auf ein biogenes Polymer übertragen, um eine biobasierte Kreislaufwirtschaft zu demonstrieren.