Eine kürzlich von der American Chemical Society veröffentlichte Studie zeigte, dass es einem wissenschaftlichen Forschungsteam gelungen ist, einen „lebenden Kunststoff“ zu entwickeln, der sich nach Auslösung voreingestellter Bedingungen selbst zersetzen und innerhalb von sechs Tagen vollständig in grundlegende chemische Einheiten abgebaut werden kann, ohne dass Mikroplastikrückstände entstehen. Die Forscher sagten, dass dieses Design darauf abzielt, einen „Selbstzerstörungsmechanismus“ auf der Ebene des Materiallebenszyklus einzubetten, um das Problem der großflächigen Verwendung von Einweg-Kunststoffprodukten, deren langfristiger Verbleib in der Umwelt, zu lösen.

Die Forschung wurde in ACS Applied Polymer Materials veröffentlicht und von Forschern wie Dai Zhuojun geleitet. Dai Zhuojun wies darauf hin, dass herkömmliche Kunststoffe jahrhundertelang in der Umwelt existieren können, während viele Anwendungsszenarien (z. B. Verpackungen) nur eine kurzfristige Verwendung erfordern. „Das regt uns zum Nachdenken an: Können kontrollierbare Abbaufunktionen direkt in den Lebensverlauf des Materials implantiert werden?“

Das Team konzentriert sich auf sogenannte „lebende Kunststoffe“ – die direkte Implantation von Mikroorganismen oder Enzymen mit spezifischen Funktionen in Kunststoffmaterialien, damit die Materialien bei Bedarf „erweckt“ werden und den Abbauprozess starten können. Einige Mikroorganismen können Enzyme produzieren, die lange Polymerketten in kleine Fragmente schneiden, und Kunststoff selbst ist ein Polymer. Daher stellen sich die Forscher eine „vollständige Zerlegung innerhalb des Materials“ vor, indem sie diese Mikroorganismen oder Enzyme in das Material einbringen.

Anders als beim vorherigen Ansatz, bei dem man sich beim Abbau von Kunststoffen auf ein einziges Enzym verließ, nutzte das Team Methoden der synthetischen Biologie, um Bacillus subtilis so zu manipulieren, dass er kontinuierlich zwei synergistische polymerabbauende Enzyme produzieren kann. Ein Enzym schneidet zufällig entlang der langen Polymerkette und zerlegt sie in kleinere Fragmente, während das andere Enzym an den Enden dieser Fragmente weiter schneidet, bis es vollständig in seine Monomerbausteine ​​zerlegt ist.

Während des Materialvorbereitungsprozesses vermischten die Forscher ruhende Bacillus subtilis-Sporen mit Polycaprolacton (PCL), einem Polymer, das häufig im 3D-Druck und einigen chirurgischen Nähten vorkommt. Der so entstandene „lebende Kunststoff“ hat ähnliche mechanische Eigenschaften wie gewöhnliche Polycaprolactonfolien und erfüllt bestimmte Struktur- und Nutzungsanforderungen. Gleichzeitig verbirgt sich im Inneren ein Abbausystem, das aktiviert werden kann.

Als die Forscher im Experiment dem Material Nährmedium hinzufügten und es auf etwa 50 Grad Celsius erhitzten, wurden die ursprünglich ruhenden Sporen aktiviert und begannen, die beiden oben genannten Enzyme zu produzieren. Unter dieser Bedingung wurde der Kunststoff innerhalb von sechs Tagen vollständig in seine Grundbausteine ​​zerlegt, ohne dass nachweisbare Mikroplastikpartikel entstanden, was die Vorteile des kollaborativen Enzymsystems bei der Kontrolle von Abbauwegen und Endprodukten demonstriert.

Das Team produzierte außerdem tragbare Kunststoffelektroden als Demonstrationsbeispiel für die frühen Anwendungsszenarien „lebender Kunststoffe“. Diese Elektrode funktionierte während der Nutzungsdauer normal und zersetzte sich innerhalb von zwei Wochen nach Auslösung der Verschlechterung durch das Experiment vollständig, was die Möglichkeit für die zukünftige Entwicklung elektronischer Geräte bietet, die nach dem Ende der Nutzungsdauer automatisch verschwinden können.

Als nächstes planen die Forscher, die Auslösebedingungen auf die Wasserumgebung auszudehnen, damit die Sporen im Gewässer aktiviert werden können. Diese Idee zielt auf die Realität ab, dass eine große Menge Plastikmüll letztendlich in Flüsse, Seen und Meere gelangt. Während sich diese Arbeit auf ein einziges Polymer, Polycaprolacton, konzentrierte, stellen die Autoren fest, dass dieselben Ideen möglicherweise auf andere Arten von Kunststoffen übertragen werden könnten, insbesondere auf solche, die häufig in Einwegprodukten verwendet werden.

Die Forschung wurde vom chinesischen National Key Research and Development Program, dem Shenzhen Medical Research Fund, der National Natural Science Foundation, dem Guangdong Provincial Outstanding Youth Fund und dem Shenzhen Science and Technology Plan finanziert. Das zugehörige Papier trägt den Titel „Degradable Living Plastics Programmed by Engineered Microbial Consortia“ und wurde am 9. April 2026 online veröffentlicht.