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Die CLIC®-Chronik: Wir stellen Ihnen Carbios vor, das französische Unternehmen, das Kunststoff-Recycling mit Proteinen revolutioniert
Alle lebenden Organismen enthalten Enzyme. Im menschlichen Körper sind mehr als 20'000 verschiedene Enzymarten zu finden, die jeweils eine ganz bestimmte Aufgabe zu erfüllen haben. Sucrase zum Beispiel spaltet Saccharose in Glukose für die Energiezufuhr. Protease zerlegt Eiweiss in die für das Wachstum und Zellreparaturen benötigten Aminosäuren. Es gibt Enzyme, die unsere Sinneswahrnehmungen wie das Hören und Sehen unterstützen. Andere wiederum regulieren unseren Herzschlag.
Diese Proteine kommen bereits in zahlreichen industriellen Prozessen zum Einsatz. Enzyme treiben den Gärungsprozess bei der Herstellung alkoholischer Getränke voran und bewirken die Gerinnung von Milch zur Erzeugung von Käse. Mit Enzymen lässt sich Wachs von Textilien lösen. Ausserdem können sie Waschmitteln beigefügt werden, um Flecken zu entfernen. Oder sie können bei der Herstellung von Biodiesel eingesetzt werden. Dank des französischen Unternehmens Carbios könnten Enzyme nun eine ganz neue Rolle spielen, nämlich bei dem immer dringlicher werdenden Problem des Kunststoffmülls.
Seit 1950 wurden mehr als acht Milliarden Tonnen Kunststoff produziert1. Weniger als 10% davon wurden recycelt2. Und jedes Jahr kommen 400 Millionen Tonnen neuer Kunststoffe hinzu3, von denen ein grosser Teil nach einer kurzen einmaligen Verwendung bereits auf Deponien landet. Nach mehr als zehn Jahren Entwicklungsarbeit ist Carbios im Begriff, eine ganz neue Lösung in Form von kunststoffzersetzenden Enzymen in grossem Massstab einzusetzen.
Recycling löst bislang nicht alle Probleme
„Wenn Sie im Supermarkt eine Flasche Wasser kaufen und es sich dabei um eine recycelte Flasche handelt, dann wurde diese Flasche aus einem mechanischen Wiederverwertungsprozess gewonnen. Das ist in 99% der Fälle so“, erklärt Emmanuel Ladent, CEO von Carbios. „Das Problem beim mechanischen Recycling besteht aber darin, dass nur 20% des bestehenden Abfallaufkommens wiederverwertet werden können. Denn 80% der gesamten Kunststoffabfälle – ob mehrschichtige Schalen für Lebensmittelverpackungen oder Polyesterfasern in Kleidung – sind nicht mechanisch recycelbar. Wir brauchen also eine Lösung für die 80%, die bislang nicht dem Recycling zugeführt werden können.“
Ein weiteres Problem besteht Ladent zufolge darin, dass selbst bei den besten konventionellen Recyclingsystemen Kunststoffe auf der Müllhalde enden. Mit jedem mechanischen Durchlauf verschlechtert sich die Qualität des Kunststoffs, und der Kunststoff verliert an Festigkeit und Flexibilität. „Herkömmliches Recycling kann nur drei bis fünf Zyklen durchlaufen“, sagt er. Danach ist das Ursprungsmaterial derart degradiert, dass es nur noch für das Downcycling in minderwertige, weniger recyclingfähige Produkte infrage kommt.
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Eine natürliche Lösung
Im Jahr 2020 wurde Carbios nach neunjähriger Suche fündig und entdeckte, dass das Enzym Cutinase einen der am häufigsten verwendeten Kunststoffe – PET (Polyethylenterephthalat) – in nur wenigen Stunden aufspalten kann.
„Enzyme kommen überall in der Natur vor“, meint Emmanuel Ladent. „Sie befinden sich in jedem Lebewesen, ob Tier oder Pflanze. Wir mussten nur das Enzym mit den richtigen Eigenschaften finden, um damit Kunststoffe in einem Prozess zersetzen zu können, der sich beliebig oft wiederholen lässt.“
„Unser Enzym reduziert Kunststoff auf seine ursprünglichen Bestandteile, aus denen dann Neukunststoff hergestellt werden kann. Wir können heute jede Art von PET-Kunststoffprodukten, ob Flaschen, Lebensmittelverpackungen oder T-Shirts, recyceln. Der Prozess zeichnet sich vor allem durch seine Kreislauffähigkeit aus. Eine Flasche, die in mechanischen Prozessen recycelt wurde, ist nach wenigen Zyklen reif für den Müll. Wir können mit unserer Lösung 30 bis 50 Zyklen durchlaufen.“
Carbios konzentriert sich zwar hauptsächlich auf PET; Ladent macht aber deutlich, dass das Unternehmen mittlerweile auch intensiv an einer Erweiterung des Recyclingkreislaufs arbeitet. „Wir haben bereits Lösungen für PET und auch für die Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit von PLA-Kunststoff. PLA wird hauptsächlich aus Mais hergestellt. Diese Art von Kunststoff ist biologisch abbaubar, zersetzt sich allerdings nur bei 60 bis 70 Grad Celsius problemlos. Bei 20 Grad Celsius gestaltet sich das Recycling viel schwieriger. Mit unserem Verfahren lässt sich PLA ohne Weiteres biologisch abbauen, d.h. es kann einfach auf dem Komposthaufen entsorgt werden.“
„Wir beschäftigen uns auch mit anderen Kunststoffpolymeren wie Nylon, das in der Textilindustrie und für Fischernetze verwendet wird. Hier dürften wir in den kommenden fünf Jahren den Durchbruch schaffen. Für komplexere Kunststoffe benötigen wir mehr Zeit. Wir glauben aber, dass wir für die meisten Kunststoffe in den kommenden zehn Jahren eine natürliche, biologische, enzymbasierte Lösung haben werden. Unser Traum ist der Übergang von einer Industrie, die zu 90% auf Erdöl- und zu 10% auf Recyclingprodukten basiert – hin zu einer Industrie, die zu 90% auf Recycling- und nur noch zu 10% auf Erdölprodukten basiert.“
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Besser für die Umwelt und das Geschäft
Durch eine verringerte Produktion von Neukunststoff verheisst Carbios eine Industrie mit einem deutlich geringeren ökologischen Fussabdruck. „Wir haben unsere CO2-Emissionen und unsere Lebenszyklusanalyse mit der Produktion von Neukunststoff verglichen. Im Vergleich zu Neukunststoff, der letztlich verfeuert wird oder auf Mülldeponien landet, sparen wir nach unseren Schätzungen 46% an CO2 -Emissionen ein. Diese Zahlen beziehen sich aber nur auf einen Recyclingzyklus. Das Wunderbare an unserer Technologie ist, dass wir 30, 40 oder 50 Zyklen durchlaufen können. Bei Durchführung einer Lebenszyklusanalyse ‒ von dem Moment, in dem wir dem Planeten Rohstoffe entnehmen, bis zu dem Punkt, an dem wir sie dem Planeten wieder zurückgeben ‒ können wir einen wesentlich geringeren CO2-Fussabdruck als alle bereits bestehenden Recyclingverfahren vorweisen. Für die Marken, die Carbios unterstützen, ist das ein immenser Vorteil.“
Und für diesen Vorteil sind die Einzelhändler laut Ladent zunehmend gewillt zu zahlen. „Geltende Vorschriften veranlassen die Wirtschaft, mehr Recyclingmaterial einzusetzen. In Europa werden künftig alle dazu verpflichtet, Verpackungen mit 25% Recyclinganteil zu verwenden. Ausserdem treiben die Konsumentinnen und Konsumenten die Entwicklung voran, da sie nachhaltige Produkte wollen. Die Marken gehen noch weiter ‒ mit öffentlichen Bekenntnissen, die über die Vorschriften hinausgehen, indem noch mehr recycelte Produkte eingesetzt werden. Unsere Enzyme sind natürliche Produkte. Es gibt also keine Bedenken in puncto Toxizität. Und wir verwenden bei unserer Technologie keinerlei Lösungsmittel. Für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist das sehr wichtig.“
Carbios verzeichnet bereits ein starkes Interesse verschiedener grosser Marken. Die ersten, die an Bord geholt wurden, waren L'Oréal, Nestlé Waters, Pepsi-Cola und Suntory – Unternehmen, die in der Forschungs- und Entwicklungsphase mit Carbios zusammengearbeitet haben. Unlängst kamen On Running, Salomon, Patagonia und Puma hinzu, nachdem Carbios auch das Recycling von Textilprodukten in das Angebot aufgenommen hat. Ladent erkennt hier einen kommerziellen Vorteil: „Hauptkostenfaktor der Branche sind die Abfälle. Eine Tonne Textilien erhält man für rund USD 200-300, während eine Tonne Flaschen bis zu USD 2'000 kosten kann. Da wir in der Lage sind, gezielt die Textilabfälle zu verarbeiten, die andere Recyclingunternehmen nicht verarbeiten können, ist das ein grosser Wettbewerbsvorteil für uns.“
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Leitstern im Kunststoffrecycling
Das Ergebnis ist ein günstiges Produkt, das die Geschäftskosten kaum erhöht. „Es ist ganz normal, dass sich die Konsumentinnen und Konsumenten um die Kosten sorgen“, meint Ladent. „Aber wir reden hier lediglich von ein paar Cents bei einer Flasche oder einem T-Shirt. Für die Konsumentinnen und Konsumenten werden die Kosten dieser Technologie also unerheblich sein. Und für die meisten Marken bringen wir derart viel Wertpotenzial mit, dass sie bereit sein werden, die Kosten auf sich zu nehmen.“
Im Jahr 2021 eröffnete Carbios eine Demonstrationsanlage, um zu beweisen, dass die im Labor erprobten Verfahren auch im kommerziellen Umfang funktionieren können. „Das war wirklich der Schlüsselmoment in der Geschichte von Carbios. Von da an hatten wir Vertrauen in die Technologie“, sagt Ladent. „Wir führten den ersten Test in unserem 20'000-Liter-Reaktor durch und erzielten das gleiche Ergebnis wie in unserem Labor mit einem 5-Liter-Reaktor. Mittlerweile können wir zwei Tonnen Abfall behandeln! Das entspricht 20'000 T-Shirts. Wir wissen also, dass das Verfahren auch in industriellem Massstab funktioniert.“
Carbios beabsichtigt, Lizenzen für die Technologie zu verkaufen, um schnell zu expandieren. Im kommenden Jahr wird das Unternehmen seine erste 50'000-Tonnen-Anlage in Betrieb nehmen, die zwei Milliarden Flaschen oder 300 Millionen T-Shirts verarbeiten kann.
Für Ladent sind Enzyme die natürliche Lösung für die Kunststoff-Kreislaufwirtschaft der Zukunft. „Ich bin glücklich, in einem Unternehmen zu arbeiten, das die Zukunft der Kunststoffe wirklich verändern kann. Und ich bin sehr stolz, weil wir für den Planeten etwas sehr Positives bewirken. Unser Traum, unsere Vision ist es, dass künftig jeder Kunststoff auf biologischem Wege recycelt werden kann. Liegt dieser Traum noch in weiter Ferne? Unsere Antwort lautet: Nein. Denn unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass es in Zukunft für jede Art von Kunststoff eine Lösung geben wird.“
1 Plastic Pollution - Our World in Data
2 A whopping 91% of plastic isn't recycled (nationalgeographic.com)
3 Plastic Pollution - Our World in Data
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