19. Juni 2026
Mikroorganismen könnten künftig helfen, schwer recycelbare Kunststoffe wieder in den Wertstoffkreislauf zurückzuführen. Der Jülicher Molekularbiologe Nick Wierckx erklärt die Chancen biologischer Recyclingverfahren und die Herausforderungen einer echten Kreislaufwirtschaft.
Die Bundesregierung treibt den Wandel hin zu einer ressourceneffizienten Wirtschaft voran: Mit der Nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie (NKWS), dem kürzlich vorgestellten Aktionsplan zu ihrer Umsetzung sowie einem neuen Verpackungsgesetz sollen Rohstoffe effizienter genutzt, Abfälle vermieden und Materialien möglichst lange im Kreislauf gehalten werden. Besonders Kunststoffe stehen dabei im Fokus. Verpackungen sollen künftig leichter recycelbar sein, einen höheren Anteil an Rezyklingmaterial enthalten und insgesamt höhere Recyclingquoten erreichen.
Wie können Wissenschaft und Technologie dazu beitragen, diese Ziele zu erreichen? Eine wichtige Rolle könnte die Biotechnologie spielen. Forschende arbeiten an Verfahren, um Kunststoffe abzubauen und ihre Bestandteile für Mikroorganismen nutzbar zu machen, die daraus neue Chemikalien und Materialien herstellen können. Nick Wierckx, Leiter der Forschungsgruppe „Microbial Catalysis“ am Institut für Bio- und Geowissenschaften des Forschungszentrums Jülich, entwickelt gemeinsam mit seinem Team solche biologischen Ansätze für eine nachhaltigere Chemie.
Wierckx diskutierte die Chancen und Herausforderungen einer zirkulären Kunststoffwirtschaft kürzlich zudem gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen anderer Helmholtz-Zentren beim Parlamentarischen Frühstück des Helmholtz-Forums Erde und Umwelt im Rahmen des Projekts SPHERE. Das Helmholtz-Projekt bündelt und erweitert Wissen zum End-of-Life-Management von Kunststoffen, um der globalen Kunststoffverschmutzung zu begegnen. Im Interview erläutert Wierckx, wie mikrobielle Biotechnologie zu einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft beitragen kann.
Die Bundesregierung will die Recyclingquote für Kunststoffabfälle bis 2030 auf 80 Prozent erhöhen. Wie realistisch ist dieses Ziel aus wissenschaftlicher Sicht mit den heute verfügbaren Technologien?
Nick Wierckx: Technologisch halte ich es für möglich. Es gibt viele spannende Entwicklungen: das chemische Recycling, bei dem Kunststoffe in ihre Grundbausteine zerlegt, gereinigt und anschließend erneut zu Kunststoffen verarbeitet werden; die Pyrolyse, bei der Kunststoffe wieder in Öl umgewandelt werden; und natürlich das biologische Recycling, bei dem Kunststoffe von Mikroorganismen als Rohstoff für biotechnologische Prozesse genutzt werden. Letztlich ist es aber auch eine wirtschaftliche Frage: Wie viel sind wir bereit, für Recycling zu bezahlen? Die Technologien müssen weiterentwickelt werden, damit sie im industriellen Maßstab wirtschaftlich eingesetzt werden können und mit neu produziertem Kunststoff konkurrieren können.
Viele Kunststoffe lassen sich nur schwer recyceln oder verlieren während des Recyclingprozesses an Qualität. Welche Chancen bietet die Biotechnologie, um diese Materialien wieder besser in die Kreislaufwirtschaft zurückzuführen? Wie können Mikroorganismen dabei helfen, Kunststoffabfälle in wertvolle Rohstoffe oder neue Produkte umzuwandeln?
NW: In der Natur ist alles ein Gemisch. Natürliche Materialien wie Holz oder Fasern bestehen aus unterschiedlichen Bestandteilen und Qualitäten. Dennoch wird letztendlich alles recycelt. Genau dieses biologische Prinzip nutzen wir für das Kunststoffrecycling. Indem wir Kunststoffe zunächst zersetzen und die entstehenden Stoffgemische anschließend von Bakterien verwerten lassen, können wir Abfälle in neue biotechnologische Produkte umwandeln. Da die Kunststoffe ohnehin zerlegt werden, spielt es dabei keine Rolle, ob ihre Qualität bereits durch vorherige Nutzung oder Recyclingprozesse beeinträchtigt wurde.
Die geplanten gesetzlichen Regelungen setzen auf recyclingfähige, wiederverwendbare und teilweise auch kompostierbare Verpackungen. Welche Eigenschaften sollten zukünftige Verpackungen aus wissenschaftlicher Sicht haben, damit biologische Recyclingverfahren möglichst effektiv funktionieren?
NW: Zunächst ist es wichtig, die Abfallhierarchie oder Kreislaufhierachie im Blick zu behalten: Am besten wäre es, wenn Kunststoffabfälle gar nicht erst entstehen. Müssen wir wirklich so viel Kunststoff verwenden? Oder können Verpackungen beispielsweise über Pfandsysteme mehrfach genutzt werden? Erst wenn dies nicht möglich ist, kommt das Recycling ins Spiel. Hier ist es entscheidend, die Komplexität der Materialien zu reduzieren. Verpackungen aus möglichst wenigen Materialien – idealerweise aus einem einzigen Werkstoff – und mit möglichst wenigen Zusatzstoffen lassen sich am besten recyceln. Lässt sich Komplexität beispielsweise aus Gründen der Lebensmittelsicherheit nicht vermeiden, wäre es gut, wenn alle Materialien biologisch abbaubar wären, damit sie biologisch recycelt werden können.
Wenn Sie zehn Jahre in die Zukunft blicken: Welche Rolle werden biotechnologische Ansätze und mikrobielle Prozesse Ihrer Einschätzung nach in einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe spielen?
NW: Es wird spannend sein zu sehen, was die Zukunft bringt. Ich kann mir vorstellen, dass das Bio-Recycling eine Lösung unter vielen für komplexe Produkte darstellt, die natürliche Materialien mit Kunststoffen kombinieren. Beispiele hierfür sind Lebensmittelverpackungen aus beschichtetem Papier oder Textilien aus einer Mischung aus Baumwolle und Polyester. Und aus Sicht der Kreislaufwirtschaft ist zudem entscheidend, woher die Rohstoffe stammen. Hier kann die Biotechnologie ebenfalls eine Rolle spielen, indem sie die Herstellung von Kunststoffen und Kunststoffbausteinen aus nachwachsenden Rohstoffen ermöglicht – statt aus Öl, das wir importieren müssen, mit all den Folgen, mit denen wir heute konfrontiert sind.
Was fehlt Ihrer Meinung nach noch, damit eine echte Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe Wirklichkeit wird? Wo sehen Sie derzeit die vielversprechendsten Entwicklungen?
NW: Eine der größten Herausforderungen besteht darin, dass wir Recycling immer noch eher als einen einzelnen Schritt am Ende des Lebenszyklus eines Produkts betrachten. In Wirklichkeit erfordert eine Kreislaufwirtschaft eine völlig neue Art der Verknüpfung von Stoffströmen, Produktionsprozessen und Energiesystemen. Wir brauchen Technologien, die komplexe Abfallströme bewältigen und sie in wertvolle Ressourcen für neue Produkte umwandeln können.
Das ist der zentrale Gedanke hinter dem Projekt „Catalaix“ der Werner-Siemens-Stiftung, dem wir uns kürzlich angeschlossen haben. Das multidisziplinäre Konsortium verfolgt das Ziel, Erkenntnisse aus der Katalyseforschung, der Entwicklung von Geräten und Prozessen sowie der Analyse globaler Stoffkreisläufe zusammenzuführen. Auf diese Weise soll der Übergang zu einer mehrdimensionalen Kreislaufwirtschaft beschleunigt werden.
Group leader Microbial Catalysis
