Nobelpreisträger und sein Team entwickeln mit KI ein Enzym, das Plastik abbaut
Ein Forschungsteam unter Nobelpreisträger David Baker hat mit KI ein Enzym entwickelt, das PET-Kunststoff effizient abbauen könnte.
Diese mit Hilfe von KI entwickelte Serinhydrolase könnte PET-Kunststoff gezielt abbauen und so zur Reduktion von Plastikmüll beitragen. © Sam Pellock
Plastikmüll ist überall: in den Ozeanen, auf Mülldeponien und sogar in unserer Nahrung. Besonders Polyethylenterephthalat (PET), ein weit verbreiteter Kunststoff, bleibt jahrhundertelang in der Umwelt. Forscher an der University of Washington haben jetzt einen neuen Ansatz entwickelt, um dieses Problem zu lösen. Unter der Leitung des renommierten Biochemikers und Nobelpreisträgers für Chemie David Baker ist es gelungen, mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) ein Enzym zu designen, das Plastik gezielt abbauen kann.
David Baker und die Wissenschaft vom Protein-Design
David Baker ist einer der einflussreichsten Forscher auf dem Gebiet der Proteindesign-Technologie. In seinem Baker-Labor an der University of Washington entwickelt er Software, die Moleküle für medizinische, technologische und nachhaltige Anwendungen entwirft. Sein Team kombiniert Computerberechnungen mit Laborversuchen, um leistungsstarke Enzyme zu entwickeln, die gezielt chemische Verbindungen spalten oder aufbauen können.
Das Labor arbeitet international mit anderen Wissenschaftlern zusammen, um neue Lösungen zu entwickeln. Eines ihrer wichtigsten Projekte ist die Erschaffung von Enzymen, die Kunststoffe abbauen können. Der jüngste Erfolg in dieser Forschung könnte einen großen Einfluss auf die Plastikentsorgung haben.
KI generiert ein Enzym, das Plastik abbauen kann
Natürliche Enzyme, die Kunststoffe zersetzen, existieren bereits, arbeiten aber langsam und wenig effizient. Baker und sein Team haben mithilfe von KI ein Enzym entworfen, das gezielt die chemischen Verbindungen in PET angreift. Dieses Enzym könnte Kunststoffe in ihre Grundbestandteile zerlegen, wodurch Recycling einfacher und schneller wird.
Um das optimale Enzym zu finden, testete das Team mehr als 300 computergenerierte Proteine. Einige davon erwiesen sich als besonders effizient und könnten in Zukunft für den industriellen Einsatz weiterentwickelt werden. Kiera Sumida, eine der Hauptautorinnen der Studie, arbeitet bereits daran, diese Methode für praktische Anwendungen nutzbar zu machen.
Schnelleres Recycling mit KI-gestützten Enzymen
Plastikrecycling ist bislang teuer und energieintensiv. Die neuen Enzyme könnten diesen Prozess deutlich effizienter machen. Während herkömmliche Verfahren hohe Temperaturen oder chemische Lösungsmittel benötigen, könnten die von Baker entwickelten Enzyme PET bei niedrigen Temperaturen abbauen. Das spart Energie und könnte Recycling wirtschaftlicher machen.
Ein weiterer Vorteil ist die Flexibilität des KI-gestützten Designs. Das Team kann Enzyme anpassen, um sie auf verschiedene Kunststoffarten abzustimmen. So ließe sich gezielt daran arbeiten, auch andere schwer abbaubare Kunststoffe mit Enzymen zu zerlegen.
Ein Schritt in Richtung Kreislaufwirtschaft
Die Forscher sind zuversichtlich, dass ihre Methode in Zukunft für industrielle Prozesse eingesetzt werden kann. Sollte es gelingen, das Enzym in großem Maßstab nutzbar zu machen, wäre das ein bedeutender Fortschritt im Kampf gegen Plastikmüll.
David Bakers Team arbeitet bereits an der nächsten Optimierungsrunde. Das Ziel ist es, die Enzyme noch stabiler und effizienter zu machen, damit sie auch unter realen Bedingungen gut funktionieren. Unternehmen aus der Recyclingbranche beobachten diese Entwicklung mit Interesse, denn sie könnte einen wirtschaftlichen und ökologischen Durchbruch bedeuten.
Von der Forschung in den Alltag
Noch befinden sich die neuen Enzyme in der Entwicklungsphase. Doch das Baker-Labor arbeitet mit Hochdruck daran, sie für den praktischen Einsatz vorzubereiten. Die Kombination aus KI und Biotechnologie bietet hier eine völlig neue Herangehensweise an das Recyclingproblem.
Während Plastikmüll weiterhin wächst, könnte diese Technologie langfristig helfen, Kunststoffe effizienter wiederzuverwerten und die Umweltbelastung zu reduzieren. Die Forschung an der University of Washington liefert damit nicht nur wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse, sondern auch eine konkrete Perspektive für eine nachhaltigere Zukunft.
Kurz zusammengefasst:
- Ein Forschungsteam unter Nobelpreisträger David Baker an der University of Washington hat mit KI ein Enzym entwickelt, das Plastik gezielt abbauen kann.
- Durch computergestütztes Design wurden Enzyme geschaffen, die Plastik effizienter zerlegen als natürliche Alternativen und das Recycling verbessern könnten.
- Diese Technologie könnte in Zukunft helfen, Kunststoffabfälle nachhaltiger zu verwerten und die Umweltbelastung durch Plastikmüll deutlich zu reduzieren.
Bild: © Sam Pellock
