T. Oiffer, F. Leipold, P. Süss, D. Breite, J. Griebel, M. Khurram, Y. Branson, E. de Vries, A. Schulze, C.A. Helm, R. Wei, U. Bornscheuer  
Chemo-enzymatic depolymerization of functionalized low-molecular-weight polyethylene  
Angew. Chemie Int. Ed. 63 (2024) e202415012, 10.1002/anie.202415012 

Polyethylen (PE) ist die weltweit am häufigsten verwendete Kunststoffart und trägt erheblich zur Plastikmüllkrise bei. Der mikrobielle Abbau von PE in natürlichen Umgebungen ist aufgrund seiner inerten, gesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Rückgrate unwahrscheinlich, da diese für Enzyme schwer zu spalten sind. Dies erschwert die Entwicklung eines biokatalytischen Recyclingverfahrens für PE-Abfälle.Hier zeigen wir die Depolymerisation von niedermolekularem (LMW) PE mithilfe einer Enzymkaskade, die eine Katalase-Peroxidase, eine Alkoholdehydrogenase, eine Baeyer-Villiger-Monooxygenase und eine Lipase umfasst, nachdem das Polymer zuvor chemisch mit m-Chlorperoxybenzoesäure (mCPBA) und Ultraschall behandelt wurde. In einem präparativen Experiment mit vorbehandelten Polymeren im Grammbereich bestätigten GC-MS-Analysen und Bestimmungen des Gewichtsverlusts eine Polymerumwandlung von etwa 27 %, einschließlich der Bildung mittelgroßer funktionalisierter Moleküle wie ω-Hydroxycarbonsäuren und α,ω-Dicarbonsäuren.Zusätzliche Analysen von LMWPE-Nanopartikeln mittels AFM zeigten, dass die enzymatische Depolymerisation die Größe dieser mit mCPBA und Enzymen behandelten LMWPE-Nanopartikel reduzierte. Dieses multienzymatische katalytische Konzept mit klar abgegrenzten chemischen Schritten stellt einen einzigartigen Ausgangspunkt für die zukünftige Entwicklung biobasierter Recyclingmethoden für Polyolefinabfälle dar.  

Y. Branson, J. Liu, L. Schmidt, J. Griebel, A. Prager, L. Stieler, D. Breite, T. Bayer, W. Besenmatter, W. Dong, U. Garscha, U. Bornscheuer, R. Wie  
One-pot depolymerization of mixed plastics using a dual enzyme system  
ChemSusChem 18 (2025) e202402416, 10.1002/cssc.202402416 

Angesichts des weltweit steigenden Kunststoffverbrauchs und der zunehmenden Vermüllung sind innovative Ansätze für ein nachhaltiges Abfallmanagement von entscheidender Bedeutung. Die enzymatische Depolymerisation hat sich als vielversprechende Recyclingmethode für Polyester etabliert, da sie die Rückgewinnung von Monomeren unter milden Bedingungen ermöglicht. Derzeitige Forschung konzentriert sich jedoch hauptsächlich auf die Verwendung eines einzelnen Kunststoff-Feedstocks, der nur durch eine aufwendige und kostspielige Sortierung von Kunststoffabfällen gewonnen werden kann. In dieser Studie wurde die enzymatische Depolymerisation gemischter Kunststoffe mithilfe eines Dual-Enzymsystems in einem One-Pot-Ansatz untersucht. Unter Einsatz der Polyesterhydrolase PES-H1 FY und der (Poly)urethanase UMG-SP-2 wurden gemischte oder geblendete Polymere, bestehend aus Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenadipat-co-terephthalat (PBAT) und thermoplastischem Polyester-Polyurethan (TPU), in ihre Monomere zerlegt. Die chromatographische Quantifizierung ergab eine Gesamtausbeute an monomeren Produkten von bis zu (39,8 ± 4,4) % nach 96 Stunden Reaktionszeit, was mit den gemessenen Gewichtsverlusten von (40,9 ± 2,5) % übereinstimmte. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass eine modifizierte Auflösungs-Fällungs-Methode die drei verschiedenen Polymere einfach miteinander mischen kann und gleichzeitig deren Abbaubarkeit verbessert. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass der Einsatz gemischter Enzyme eine praktikable Methode für das Recycling gemischter oder geblendeter Kunststoffabfälle ohne vorherige Polymersortierung darstellt. Einzelne Monomere können getrennt und gereinigt werden, um neue Polymere herzustellen, während ihre Mischung im Hydrolysat problemlos als Ausgangsstoff für ein mikrobielles Upcycling zu wertschöpfenden Produkten dienen kann. 

F.M. Schumann-Muck, N. Hillig, P.G. Braun, J. Griebel, M. Koethe  
Impact of nanoscale coating of stainless steel on Salmonella Enteritidis and Escherichia coli  
J. Food Saf. 43 (2023) e13075, 10.1111/jfs.13075 

Kreuzkontaminationen im Geflügelschlachtprozess können zur Verbreitung zoonotischer Bakterien wie Salmonella enterica führen. Oberflächen von Geräten können die Kontamination von Schlachtkörpern begünstigen, da Bakterien daran anhaften und übertragen werden können. In dieser Studie wurden die Anhaftung, Vermehrung und Ablösung von Salmonella Enteritidis und Escherichia coli vergleichend auf unbeschichteten und silikabeschichteten Edelstahloberflächen untersucht. Die im Schlachtprozess auftretenden Bedingungen wurden im Labormaßstab nachgebildet, beispielsweise das Verschütten kontaminierter Flüssigkeiten auf Geräteoberflächen, das Drücken oder Gleiten von Schlachtkörpern über Oberflächen während des Schlachtvorgangs sowie die Reinigung kontaminierter Edelstahloberflächen mit Wasser oder Reinigungsmitteln. Das Wachstum auf Edelstahloberflächen wurde über 8 Stunden gemessen. Die eingesetzte Silikabeschichtung führte zu einem teilweise stärkeren abweisenden Effekt, ohne die Vermehrung der Zielorganismen auf Edelstahl zu beeinflussen. Die Weiterentwicklung der Beschichtung und die Anpassung an die tatsächlichen Bedingungen sowie umfangreichere Tests unter realen Bedingungen stellen die nächsten Schritte dar. 

• Thermogravimetrische Analyse  

• Dynamische Differenzkalorimetrie  

• Rheometer 

• Dynamische Lichtstreuung