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Entwicklung von Pseudomonas putida KT2440 für das Open-Loop-Upcycling gemischter Kunststoffe

Kürzlich wurde ein neuer Forschungsartikel zum mikrobiellen Open-Loop-Upcycling von gemischten Kunststoffen in der Fachzeitschrift „Trends in Biotechnology“ veröffentlicht. Die Studie wurde von der Arbeitsgruppe von Prof. Lars Blank am Institut für Angewandte Mikrobiologie (iAMB) der RWTH Aachen University geleitet und in Zusammenarbeit mit Partnern des Instituts für Biochemie der Universität Greifswald durchgeführt.

In dieser Arbeit haben wir einen gentechnisch veränderten Pseudomonas putida-ETAB-Stamm entwickelt, der in der Lage ist, fünf aus Kunststoffen gewonnene Monomere gleichzeitig zu verwerten: Ethylenglykol (EG), Terephthalsäure (TA), Adipinsäure (AA), 1,4-Butandiol (BDO) und L-Milchsäure (LA). Diese Monomere können durch die Hydrolyse gängiger Kunststoffe gewonnen werden, darunter Polyethylenterephthalat (PET), Polyester-Polyurethane (PUs), Poly(butylensuccinat-co-terephthalat) (PBAT) und Polymilchsäure (PLA).

Die Robustheit des gentechnisch veränderten Stammes wurde in einer 21-tägigen kontinuierlichen Fermentation mit abwechselnder Zufuhr verschiedener Mischmonomer-Gemische nachgewiesen. Dabei konnten ein stabiles Wachstum und eine effiziente Substratverwertung aufrechterhalten werden. Vorteilhafte adaptive Mutationen, die während der Fermentation identifiziert wurden, kamen anschließend durch gezieltes Reverse Engineering zum Einsatz, um den Stamm weiter zu verbessern. Zusätzliche genetische Modifikationen ermöglichten die Produktion der vielseitigen Plattformchemikalie (R)-3-Hydroxybutyrat (R-3HB). Dabei wurde eine Konzentration von 0,70 g/L direkt aus enzymatischen Hydrolysaten gemischter Kunststoffe erreicht.

Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass Pseudomonas putida eine vielseitige mikrobielle Plattform für die Verwertung komplexer, aus Kunststoffen gewonnener Rohstoffe darstellt. Gleichzeitig verdeutlichen sie das Potenzial des Open-Loop-Recyclings, gemischte Kunststoffabfälle in hochwertige biobasierte Produkte umzuwandeln.

Diese Studie wurde von der Werner Siemens-Stiftung im Rahmen des WSS-Forschungszentrums „catalaix“ gefördert.

Die Veröffentlichung ist hier verfügbar:

https://www.cell.com/trends/biotechnology/abstract/S0167-7799(26)00370-7

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