Recycling zum Reinbeißen

Forscher verwandelten Plastikmüll in essbare Kekse

Weltweit werden Jahr für Jahr mehrere hundert Millionen Tonnen Kunststoff produziert, und ein Großteil davon ist nach kurzer Nutzungsdauer Abfall. Lediglich ein kleiner Teil wird tatsächlich stofflich wiederverwertet, der Rest landet auf Deponien, in Verbrennungsanlagen oder in der Umwelt. Entsprechend intensiv wird daran geforscht, aus dem Problemstoff etwas Wertvolleres zu gewinnen, darunter etwa Treibstoffe, Baustoffe oder neue Kunststoffe. Eine Forschungsgruppe im US-Bundesstaat Illinois hat diese Frage nun allerdings weitergedreht und nach einer Antwort gesucht, die am Ende nicht im Rohstofflager, sondern auf dem Teller landet. Herausgekommen ist ein proteinreicher Keks, dessen Hauptzutat einmal eine PET-Flasche war.

Mikroben erledigen die schwierige Arbeit

Der Ausgangspunkt für die im Fachmagazin The American Chemical Society (ACS) veröffentlichten Ergebnisse war reguläre Upcycling-Forschung: Lahiru Jayakody und sein Team an der Southern Illinois University arbeiteten daran, aus Altkunststoff höherwertige Produkte zu machen. Irgendwann stellte sich die Gruppe eine naheliegende und zugleich abwegige Zusatzfrage. "Wir haben Techniken für Plastik-Upcycling entwickelt, um wertvollere Produkte daraus zu machen. Daher haben wir uns gedacht: Warum nicht auch Nahrung? Denn Plastik ist Kohlenstoff und Kohlenstoff ist Essen", schildert der Forscher den Grundgedanken. Rein chemisch wäre der nötige Umbau im Labor machbar, nur verlangt er viel Energie und Aufwand. Jayakodys Team überließ die Aufgabe deshalb lieber Organismen, die so etwas ohnehin können: "Mikroben sind sehr clever. Deswegen nutzen wir ihre Eigenschaften, um die Probleme zu lösen, die wir geschaffen haben", so der Forscher.

Konkret wurde das Erbgut mehrerer Hefearten verändert, darunter auch klassische Backhefe. Bevor die Zellen loslegen können, muss das Material allerdings vorbereitet werden: PET-Flaschen werden gemeinsam mit landwirtschaftlichen Reststoffen wie Maisstängeln und -blättern zerkleinert. Unter Hitze und Druck wird das Gemisch anschließend mit Wasser und Sauerstoff behandelt, bis es in seine chemischen Grundbausteine zerfällt, unter anderem in Ethylenglykol. Genau das können die umprogrammierten Hefen verstoffwechseln und daraus Proteine, Fette und Zucker aufbauen.

Teig aus dem 3D-Drucker

Was die Zellkulturen produzieren, wird schließlich zu einer Paste eingedickt und mit Ballaststoffen, Stärke und Süßungsmitteln ergänzt. Die fertige Masse lässt sich in beliebige Form bringen, im Labor übernahm das ein 3D-Drucker. Das Endprodukt haben die Forschenden auf den Namen µBites getauft, abgeleitet von Micro-Bites. Laut dem Team sei das Gebäck ernährungsphysiologisch vollwertig und für den menschlichen Verzehr unbedenklich.

Bleibt die Frage nach dem Geschmack, und die fiel laut den Wissenschaftler:innen besser aus als erwartet. Bei einer ersten Bewertungsrunde kamen die Kekse auf 6,5 von neun Punkten - benotet wurden Konsistenz, Form und Geschmack. "Unseres Wissens nach ist dies das erste essbare Cookie aus umgewandeltem Plastikmüll und Biomasse, das so hoch abschneidet", so Jayakody. Seither wurde das Verfahren noch erweitert: Eine Hefevariante zieht Ferulasäure aus den Pflanzenresten und macht daraus Vanillin, eine zweite produziert aus Ethylenglykol Beta-Carotin, also eine Vorstufe von Vitamin A. Aroma und Nährstoff entstehen damit direkt im selben Arbeitsschritt.

Anstoß kam aus der Raumfahrt

Begonnen hat das Projekt als Beitrag zur "Deep Space Food Challenge" der NASA. Gesucht wurden dabei Nahrungsquellen für lange Missionen in extremen Umgebungen, etwa auf dem Mond, auf dem Mars oder an Bord einer Raumstation, wo Astronaut:innen über Jahre versorgt werden müssen. Den Bewerb konnten die µBites zwar nicht für sich entscheiden, in der ersten Phase sicherte sich das Team aber einen Zuschuss von 25.000 Dollar.

Mittlerweile denkt Jayakody deutlich breiter. Anwendungsfelder sieht er überall dort, wo Nachschub schwierig ist, etwa an Bord von U-Booten oder in Katastrophengebieten. Ein Kilogramm kostet in der Produktion derzeit allerdings 60 Dollar. Damit der Keks je marktfähig wird, arbeitet das Team an leistungsfähigeren Hefestämmen. Auch eine offizielle Zulassung für den Verzehr steht bislang aus.

Langfristig ziele die Forschung auf zwei Probleme gleichzeitig, nämlich die Vermüllung der Erde und die Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung, erklärt der Forschungsleiter: "Der globale Lebensmittelbedarf wird bis 2050 um 35 bis 56 Prozent steigen und 30 Prozent der Bevölkerung könnten von Hunger betroffen sein. Ich glaube, dem könnte mit Mikroben entgegengewirkt werden. Die größte Hürde dürfte am Ende aber weder im Labor noch bei den Kosten liegen, sondern in der Bereitschaft der Konsument:innen, ein Produkt aus recyceltem Plastik tatsächlich zu essen, gibt Jayakody abschließend zu bedenken.