Enzyme sind f\u00fcr viele Industriebereiche mittlerweile unverzichtbar. Ihr Potenzial, auf nat\u00fcrliche Weise Produkte zu veredeln oder als Katalysator Produktionsprozesse zu beschleunigen, macht die Eiwei\u00dfmolek\u00fcle zu heimlichen Stars biotechnologischer Prozesse. Vor allem Waschmittelhersteller kommen ohne die Multitalente nicht mehr aus. Immer mehr Textilien bestehen heutzutage aus einer Mischung von\u00a0Fasern – wie etwa Baumwolle und Polyester. \u00a0Dar\u00fcber hinaus gibt es neue Materialien f\u00fcr Outdoor-Textilien, die haupts\u00e4chlich aus synthetischen Fasern bestehen. Das stellt auch neue Anforderungen an Waschmittel. Ein Problem sind hier vor allem die unliebsamen Kn\u00f6tchen, die sich nach mehrmaligem Waschen auf der Textiloberfl\u00e4che bilden.<\/p>\n
Synthetische Fasern im Blick
\nDiese und andere Herausforderungen hat sich die strategische Allianz \u201eFunktionalisierung von Polymeren” (FuPol) gestellt. Koordiniert vom Monheimer Enzymspezialisten evoxx technologies GmbH arbeiteten \u00fcber f\u00fcnf Jahre neun Partner aus Forschung und Industrie an unterschiedlichen Fragestellungen. Unter anderem an Enzymen f\u00fcr Waschmittel, die bei Textilien, welche ganz oder zum Teil aus synthetischen Fasern bestehen, eine solche Kn\u00f6tchenbildung verhindern helfen oder vorhandene Kn\u00f6tchen entfernen sollen. Die Arbeit des Gesamt-Konsortiums wurde von 2013 bis 2018 mit insgesamt 8 Mio. Euro vom Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der \u201eInnovationsinitiative industrielle Biotechnologie\u201c gef\u00f6rdert.<\/p>\n
In der ersten Etappe bis 2016 konnten die Projektpartner bereits Enzyme identifizieren, die das Potenzial haben, die unliebsamen Kn\u00e4ule regelrecht abzuknabbern. Beim Durchforsten des Bioarchives stie\u00dfen die Biotechnologen des Konsortiums auf Esterasen wie Cutinasen, die Esterbindungen spalten und so nat\u00fcrliche Substrate attackieren. \u201eDie Cutinase ist ein Enzym, das von erschiedenen Pilzen genutzt wird, um durch die Cutinschicht von Bl\u00e4ttern zu dringen\u201c, erkl\u00e4rt evoxx-Gesch\u00e4ftsf\u00fchrer Michael Puls. \u201eDas ist eine Art Wachsschicht, mit der sich Pflanzen vor Krankheitserregern und Austrocknung sch\u00fctzen. Cutinasen sind daher Enzyme, die solche Wachsschichten angreifen.\u201c<\/p>\n
Mit Enzymen gegen Faserkn\u00f6tchen
\nDie Aktivit\u00e4t der vielversprechenden Kandidaten zu verbessern und zugleich den Herstellungsprozess mit Blick auf den industriellen Einsatz zu optimieren, war das Ziel der zweiten Phase, die im April 2018 endete. Diese Arbeiten wurde mit rund 166.000 Euro vom BMBF gef\u00f6rdert.\u00a0Hier lag der Fokus nicht allein auf der Weiterentwicklung von Faserkn\u00f6tchen-abbauenden Enzymen f\u00fcr Waschmittel. Auch die Textilindustrie hat gro\u00dfes Interesse an biotechnologischen und damit nachhaltigen Ans\u00e4tzen bei der Verarbeitung von Garnen und Geweben, um beispielsweise st\u00f6rende R\u00fcckst\u00e4nde der Faserherstellung auf umweltfreundliche Weise statt mit chemischen Substanzen zu bek\u00e4mpfen.\u00a0\u201eBeispielsweise f\u00fchren k\u00fcrzere Reste von Polymeren zu Schwierigkeiten in der sp\u00e4teren Verarbeitung der Garne. Diese k\u00f6nnten mit Hilfe von Enzymen nachhaltiger entfernt werden\u201c ,\u00a0sagt Puls.<\/p>\n
PET-abbauende Enzyme entdeckt
\nZur Verbesserung der Aktivit\u00e4t der Enzyme erzeugten die Forscher Mutationen im Gen, das das jeweilige Enzym kodiert und ver\u00e4nderten damit seine Struktur. Aber nicht nur das. Sie modifizierten die so genannte Bindedom\u00e4ne, um den gew\u00fcnschte Effekt der Enzyme zu verst\u00e4rken.\u00a0\u201eWir haben Esterasen gefunden, die PET abbauen und zwar ziemlich effizient. Und wir haben sowohl verbesserte Enzymvarianten entwickelt, als auch die Herstellbarkeit der Enzyme deutlich verbessert. Hier k\u00f6nnte die Wirtschaftlichkeit in absehbarer Zeit erreicht werden und die Anwendung im Waschmittel w\u00e4re dann in Sichtweite\u201c, res\u00fcmiert Puls. Waschtests konnten den sogenannten Anti-Pilling-Effekt bereits best\u00e4tigen. Auch gelang es dem Team mittels optimierter PET-Hydrolyse nicht nur Textilfasern zu zerlegen, sondern auch die Oberfl\u00e4chen d\u00fcnner Folien deutlich zu ver\u00e4ndern.<\/p>\n
Synthetische Fasern funktionalisieren
\nNeben Enzymen, die PET-Fasern beim Waschen abbauen, wollte das Konsortium synthetische\u00a0Fasern so funktionalisieren, dass bestimmte Eigenschaften bedient werden.\u00a0Hier kam das antimikrobielle Protein LCI zum Einsatz. Es ging um die F\u00e4rbbarkeit, die mit Hilfe von Bindedom\u00e4nen verst\u00e4rkt werden sollte. \u201eMit der Bindedom\u00e4ne k\u00f6nnen die Bindungsreaktionen verbessert werden, so dass m\u00f6glichst viel von dem Protein an der Faser h\u00e4ngen bleibt. Die\u00a0Projektpartner wollten damit Oberfl\u00e4chen von Textilien behandeln, damit sie mehr Farbe aufnehmen, oder aber, um andere Eigenschaften zu erzeugen\u201c, erkl\u00e4rt Puls. Mithilfe der Bindedom\u00e4ne konnten zwar erste Effekte erzielt werden, aber noch nicht in der gew\u00fcnschten Qualit\u00e4t. Puls zufolge muss hier weiter geforscht werden, um Bindungseigenschaften zu verbessern.<\/p>\n
Mit veredeltn Enzymen Plastikmolek\u00fcle zerlegen
\nDie Anwendung der PET-Esterasen im Waschmittel ist weiterhin von Interesse. Die besten Kandidaten haben sich Henkel, als Projektpartner, und evoxx bereits patentieren lassen. Ob die Enzymkandidaten noch anderweitig eingesetzt werden wird derzeit von evoxx gepr\u00fcft. Schon jetzt ist aber klar: Das Einsatzpotenzial der veredelten Enzyme ist weitaus gr\u00f6\u00dfer. \u201eEinsatzm\u00f6glichkeiten w\u00e4ren \u00fcberall dort denkbar, wo Kunststofffasern aus PET ein Problem sind wie Mikroplastik.\u00a0Mit diesen Enzymen kann man tats\u00e4chlich Plastik in seine Monomere zerlegen und damit die Rohstoffe wieder verf\u00fcgbar machen. Aber auch bei der Abwasserbehandlung w\u00e4re der Einsatz der Enzyme denkbar\u201c, sagt Puls.
\nDie FuPol-Allianz im \u00dcberblick:
\nProjektkoordinator: evoxx technologies GmbH (ehemals evocatal GmbH)
\nIndustriepartner: evoxx technologies GmbH, AB Enzymes GmbH, Henkel GmbH & Co. KGaA, Coats Opti Germany GmbH
\nAkademische Partner: RWTH Aachen, DWI \u2013 Leibniz Institut f\u00fcr Interaktive Materialien e.V., Fraunhofer IAP, Universit\u00e4t Leipzig, Universit\u00e4t Hamburg<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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