Ein künstliches neuronales Netzwerk hat einen bisher unbekannten Enzymtyp entdeckt, der Polyurethan – ein weit verbreiteter Kunststoff in Polstermöbeln, Dämmmaterialien und Schuhen – effizient abbauen kann. In nur zwölf Stunden verwandelt das Enzym eine Schaumstoffmatte vollständig in wiederverwertbare chemische Bausteine, was eine bahnbrechende Fortschrittsstufe in der Plastikrecycling-Technologie darstellt. Die Forschung wurde von einem Team der University of Portsmouth und des U.S. Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory (NREL) durchgeführt und in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Die Entdeckung basiert auf einer KI-gestützten Suche in einer riesigen Datenbank von Enzymen, die durch maschinelles Lernen analysiert wurden, um jene mit potenziell katalytischen Fähigkeiten gegen Polyurethan zu identifizieren. Das neuronale Netzwerk bewertete nicht nur die Struktur der Enzyme, sondern auch deren Wechselwirkungen mit Polymeren. Nach der Vorhersage wurde das am besten geeignete Enzym experimentell validiert – und zeigte eine bemerkenswerte Effizienz: Innerhalb von zwölf Stunden löste es die stabilen chemischen Bindungen in Polyurethan auf, ohne giftige Nebenprodukte zu erzeugen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Recyclingmethoden, die oft hohe Temperaturen, aggressive Chemikalien oder mechanische Zerkleinerung erfordern, arbeitet das Enzym bei Raumtemperatur und unter milden Bedingungen. Dies macht es nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch kosteneffizienter für industrielle Anwendungen. Die gebildeten Bausteine wie Diisocyanate und Polyole sind wiederverwertbar und können in neue Polyurethanprodukte umgewandelt werden – ein geschlossener Kreislauf, der die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen verringert. Die Entdeckung ist besonders bedeutend, da Polyurethan bislang schwer abbaubar war und in Deponien jahrzehntelang verbleibt. Laut der Studie ist das Enzym mindestens 20-mal effizienter als bisher bekannte Enzyme zur Polyurethanabbau. Zudem wurde es durch gezielte Genom-Optimierung weiter verbessert, um die Reaktionsgeschwindigkeit und Stabilität bei industriellen Prozessen zu erhöhen. Industrielle Partner, darunter chemische Konzerne und Recyclingunternehmen, zeigen großes Interesse an der Technologie. Die Forscher arbeiten bereits an der Skalierung des Prozesses für kommerzielle Nutzung. Wenn die Umsetzung gelingt, könnte dies eine Schlüsseltechnologie für die Bekämpfung der globalen Plastikverschmutzung werden. Experten aus der chemischen Industrie und der Umweltforschung begrüßen die Entdeckung als einen Meilenstein. „Dies ist nicht nur ein Enzym, sondern ein Paradigmenwechsel im Recycling“, sagt Dr. Gregg Beckham vom NREL. „KI und Biotechnologie zusammen können Lösungen liefern, die wir vor wenigen Jahren noch nicht für möglich hielten.“ Die University of Portsmouth betont, dass die Forschung Teil eines größeren Projekts zur Entwicklung biologischer Abbausysteme für verschiedene Kunststoffe ist. Die Technologie könnte in den nächsten fünf Jahren in Pilotanlagen getestet werden, mit einer möglichen Markteinführung bis 2030.