Hvert år bliver der produceret over 460 millioner ton plastik. Produktionen på verdensplan forventes at firedoble de næste 25-30 år.

Den måde, plastik typisk bliver genbrugt på i dag, sker ved at den bliver indsamlet, renset, sorteret, skåret i stykker og smeltet om. Det er en mekanisk tilgang, som fungerer fint med ensartet og ren plastik. Så snart plastikemballagen består af flere forskellige materialer eller indeholder madrester eller andre materialer, bliver processen både dyr og kompliceret. Så er man nødt til at benytte sig af andre teknologier – blandt andet kemisk genanvendelse, som kræver stærke kemikalier og meget høje temperaturer.

Det betyder, at mange former for plastikaffald endnu ikke bliver genanvendt, og at under ti procent af den plastik, der bliver produceret, faktisk bliver genbrugt. Resten bliver enten brændt af eller ender på lossepladser eller i naturen, hvor den hober sig op i hundredevis af år mens den nedbrydes til mikroplastik.

- Der er mange forskellige former for plastik og der er ikke nogen enkel løsning på udfordringen med plastikaffald, understreger lektor og ph.d. Cristiano Varrone fra Institut for Kemi og Biovidenskab ved Aalborg Universitet. Sammen med sine kollegaer i projektet UPLIFT arbejder han på at finde en bæredygtig, bioteknologisk løsning på plastikproblematikken ved hjælp af bakterier og enzymer.

Plastikspisende bakterier

I 2016 gjorde japanske forskere en skelsættende opdagelse. På en losseplads for plastikaffald fandt de en særlig art af bakterier, der havde tilpasset sig til at vokse på plastikflasker. Der er tale om en mikroorganisme, der har udviklet særlige enzymer, der kan nedbryde plastikken i PET-flasker til molekyler, som kan indgå i bakteriernes stofskifte. Siden da har intensiv forskning ført til, at der nu er fundet en lang række enzymer med lignende og forbedrede egenskaber.

- Fordelen ved denne form for biologisk nedbrydning er, at det kræver langt lavere temperaturer og nærmest ingen kemikalier, forklarer Cristiano Varrone.

 Det er dermed en mere energirigtig og bæredygtig måde at håndtere plastikken på. Ulempen er, at processen tager meget lang tid i forhold til både mekanisk og kemisk genanvendelse. Derfor er det endnu ikke en økonomisk rentabel fremgangsmåde, men det skal projektet UPLIFT være med til at ændre på.

Næste skridt efter plastikflasker

Forskerne på Aalborg Universitet har særligt fokus på at finde frem til bakterier, der kan kaste sig over nogle af de mest vanskeligt nedbrydelige former for plastik: polyolefinerne (som eksempelvis polyethylener og polypropelener). Det er plastiktyper, der er meget udbredte i fødevareemballage, og som er ekstremt svære at nedbryde, fordi de kemiske forbindelser er så stærke.

Derfor er forskerne nødt til at anvende forskellige forbehandlinger og en cocktail af forskellige typer enzymer og mikroorganismer, der tilsammen kan nedbryde plastikken.

- Hvis vi finder frem til de rigtige enzymer og mikrobielle synergier, kan vi nedbryde hårdføre former for plastik uden først at skulle sortere, rengøre og behandle affaldet på samme måde, som vi er nødt til i dag, siger Cristiano Varrone.

- I vores gruppe arbejder vi med at udvikle og optimere forskellige processer, der kan opskaleres i bioreaktorer, så reaktionerne kan ske hurtigere og mere effektivt. Målet er at udvikle noget, der kaldes ’konsoliderede bioprocesser’, hvor nedbrydningen af de mest hårdføreplastiktyper og upcyclingen til nye materialer sker i den samme reaktor, siger han.

- Potentialet er rigtig stort. Det er ikke realistisk, at bioteknologi vil kunne klare hele plastikudfordringen alene, men det vil være en vigtig del af løsningen.

Biologisk plastik i støbeskeen

Samtidig med at forskerne i projekt UPLIFT arbejder med at gøre den biologiske nedbrydningsproces mere effektiv, anvender de også restprodukterne af den nedbrudte plastik til at skabe byggestenene for ny, biologisk baseret plastik.

- Vi anser tilgangen for at være en slags ’bio-raffinaderi for plastik’, hvor vi bruger molekylerne fra enzymnedbrudt plastikaffald sammen med biologiske byggesten fra fermenteringsprocesser, forklarer Cristiano Varrone.

- Ved at skabe ny bioplastik af forskellige former for restprodukter, kan vi upcycle fossilt affald til anvendeligt biologisk materiale, siger han.

Bæredygtig og specialdesignet

Mindst halvdelen af al den plastik, der bliver produceret i dag, bliver smidt ud indenfor et år og 33 procent bliver kun brugt en enkelt gang – fx som emballage til fødevarer. Når forskerne i UPLIFT fremstiller ny biologisk plastik, skræddersyr de den til at have særlige, skræddersyede egenskaber og holdbarhed. Det kan de gøre, fordi projektet består af et samarbejde med mange forskellige partnere, der er eksperter indenfor bl.a. bioteknologi, polymerkemi, øko-design og udformning af emballage.

- Hvis plastikken skal bruges til at lave sodavandsflasker, skal den kunne holde væske inde og være CO2-tæt. Skal den bruges til andre former for emballage, skal den måske have andre mekaniske kvaliteter, som vi specifikt kan udvikle. Samtidig skal det nye materiale kunne nedbrydes og genanvendes, når den har udtjent sit formål, siger Cristiano Varrone.

- På den måde kan vi medvirke til at gøre plastiksektoren mere cirkulær: de nye materieler, vi udvikler i UPLIFT vil gøre os mindre afhængige af fossile ressourcer og samtidig giver det os mulighed for at genbruge de store mængder plastik, der lige nu truer naturens kredsløb.