Het enzym werkt recordbrekend snel en bewijst dat biologische recycling van PET veel rapper kan gaan dan tot voor kort voor mogelijk werd gehouden.

In de zoektocht naar enzymen die plastic af kunnen breken, hebben Duitse wetenschappers een wel heel bijzondere ontdekking gedaan. Op een composthoop op een begraafplaats in Leipzig hebben ze een enzym gevonden dat polyethyleentereftalaat (kortweg PET, een veelgebruikt type plastic) in recordsnelheid kan afbreken.

Op de composthoop
Het is op het eerste gezicht misschien een beetje vreemd dat onderzoekers zo’n plastic afbrekend enzym op een composthoop aantreffen, maar niets is minder waar. “Bacteriën en schimmels gebruiken dit soort enzymen om natuurlijke polyesters in planten, zoals cutine, af te breken,” legt onderzoeker Christian Sonnendecker, verbonden aan de universiteit van Leipzig uit. “Zulke natuurlijke polyesters hebben een chemische structuur die vergelijkbaar is met die van een synthetische polymeer zoals PET. En toevallig kunnen deze enzymen dan ook PET-plastic afbreken.”

PHL 7
En in het geval van het enzym dat nu op een composthoop in Leipzig is aangetroffen, gaat dat nog snel ook. Het enzym – dat de naam PHL7 draagt – blijkt bijvoorbeeld in nog geen 24 uur een plastic bakje met scharnierend deksel (waar bijvoorbeeld vaak aardbeien in verpakt zitten) af te kunnen breken.

Haken en ogen
En dat biedt mogelijkheden. Want het recyclen van plastic klinkt misschien heel duurzaam, maar er zitten op dit moment wel wat haken en ogen aan. Zo moet plastic bij de tegenwoordig conventionele ‘mechanische recycling’ tot zeer hoge temperaturen verhit worden om omgesmolten te worden. Dat resulteert in een hoog energieverbruik en in behoorlijk wat uitstoot. Bovendien gaat de kwaliteit van het plastic elke keer dat het gerecycled wordt wat achteruit. Geen wonder dat wetenschappers hard op zoek zijn naar alternatieve manieren om plastic te recyclen. En daarbij wordt met name gekeken naar enzymen. Dit zijn eiwitten die door alle organismen op aarde worden aangemaakt en chemische reacties in die levende wezens kunnen oproepen of versnellen. Zo zijn bepaalde enzymen in bacteriën bijvoorbeeld betrokken bij het afbreken van plantenresten.

Maar sinds enige tijd weten we dat er ook enzymen zijn die plastic af kunnen breken. Een tamelijk bekend voorbeeld daarvan is LCC dat in 2012 in Japan werd ontdekt en wel raad weet met PET. Het voordeel van dergelijke enzymen – ten opzichte van mechanische recycling – is dat ze weinig nodig hebben om hun werk te doen; wat water en een temperatuur van 65 tot 70 graden Celsius is alles wat ze vragen. In ruil daarvoor breken ze het plastic dat ze voorgeschoteld krijgen af tot de bestanddelen tereftaalzuur en ethyleenglycol, die vervolgens weer gebruikt kunnen worden om nieuw PET te maken. En daarmee kan er met deze aanpak – in tegenstelling tot de conventionele recyclingmethode – een gesloten, circulaire kunststofketen worden gevormd.

Efficiënter
Maar deze biologische vorm van PET-recycling komt moeizaam van de grond; op dit moment is alleen in Frankrijk een fabriek te vinden die zich hieraan waagt. En dat is ook nog maar een pilotproject. “Het proces is economisch gezien nog niet interessant,” vertelt Sonnendecker aan Scientias.nl. Het is namelijk nog altijd goedkoper om de bestanddelen van plastic uit olie te halen dan uit afgedankt plastic. “Bovendien kan alleen amorf PET (verpakkingsmateriaal) direct door enzymen worden afgebroken.” Andere vormen van PET – zoals de bekende PET-flessen – moeten eerst nog voorbehandeld worden voor de enzymen er iets mee kunnen. “En dat kost ook weer geld. Al met al moeten we het hele proces dan ook veel efficiënter maken. Te beginnen met de ontwikkeling van efficiëntere methoden om plastic voor te behandelen en snellere en stabielere enzymen.”

Sneller
En met PHL7 hebben onderzoekers nu dus een aanzienlijk sneller enzym in handen. Zo stoot het het eerder ontdekte en hierboven al even aangehaalde enzym LCC – dat tot voor kort toch gezien werd als de gouden standaard onder de plasticetende enzymen – qua snelheid ruimschoots van de troon. Waar LCC in experimenten in 16 uur tijd ongeveer 45 procent van het voorgeschotelde plastic afbrak, brak PHL7 in dezelfde tijd 90 procent van het plastic af. “Dus ons enzym is twee keer zo actief,” stelt Sonnendecker. En dat is belangrijk. “Tijd is geld. Als je een bepaalde hoeveelheid PET in de helft van de tijd kunt afbreken, kun je de opbrengst verdubbelen en wordt het proces veel efficiënter, omdat je nu in de tijd die eerder nodig was om één partij plastic af te breken nu twee partijen plastic af kunt breken.”

Dat wil niet zeggen dat plastic recycling met behulp van enzymen nu opeens economisch interessant is; daarvoor moet nog meer gebeuren. Maar snelle enzymen zoals PHL7 kunnen in de toekomst zeker helpen om biologische recycling van PET-plastic rendabel te maken. “Ik ben optimistisch dat we met ons huidige onderzoek in staat zijn om het complete proces te optimaliseren,” stelt Sonnendecker. Overigens is het niet alleen ‘zijn’ universiteit van Leipzig die zich met die taak belast heeft; naast de universiteit werken verschillende Europese universiteiten en bedrijven binnen de Europese onderzoeksprojecten ENZYCLE en MIPLACE samen aan een oplossing voor het probleem dat plastic recycling heet.

Met de vondst van PHL7 kunnen onderzoekers dan ook zeker nog niet achterover leunen. Zo zal het enzym de komende tijd nog nader bestudeerd worden, ook vanuit economisch opzicht. “In het lab werkt het, maar nu moeten we de reactie zodanig opschalen dat we de kosten die deze op grotere schaal met zich meebrengt, beter in kunnen schatten,” zo stelt Sonnendecker. “Dan pas weten we waar we staan. Want uiteindelijk moet het economisch interessant zijn, wil de industrie een dergelijke technologie gaan gebruiken.” Ondertussen gaat ook de zoektocht naar nóg snellere en efficiëntere plastic afbrekende enzymen door. “We waren al heel verbaasd toen we PHL7 vonden, maar er is nog steeds een kans dat we iets beters gaan vinden.”