Promotionsstipendium: Dr. Susan Billig

Die Untersuchung eines biokatalytischen Abbaus von PET-Oligomeren

Synthetische Polymere und die daraus hergestellten Produkte sind aus unserem heutigen Leben nicht mehr wegzudenken. Auch in der Textilindustrie haben die künstlichen Fasern eine große Bedeutung. Speziell Polyesterfasern erlangten in den letzten Jahrzehnten immer mehr Einfluss. Die Produktion dieser Fasern ist in den vergangenen 50 Jahren konstant angestiegen. Zum heutigen Zeitpunkt bestehen bereits 50% von allen synthetischen Fasern aus Polyesterfasern und werden weit verbreitet genutzt, einzeln als auch in Mischungen mit anderen Fasern. Einige ihrer vielen Vorteile, die sie für die Textilindustrie so unverzichtbar machen, sind ihre starke Reißfestigkeit, ihre Beständigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien. Doch besitzen Polyesterfasern auch einige ungünstige Eigenschaften, wie zum Beispiel ihre starke Hydrophobie, eine daraus resultierende geringe Wasseradsorption und sie neigen zum Pilling. Polyethylenterephthalatfasern (PET), die bedeutendsten Polyesterfasern, werden per Polykondensation aus Terephthalsäure und Ethylenglykol hergestellt. Doch dabei entstehen ebenfalls einige unerwünschte Nebenprodukte, die die negativen Eigenschaften der Polyesterfasern noch verstärken. Dabei handelt es sich um lineare und cyclische Oligomere der Ausgangsstoffe. Besonders die Anreicherung von cyclischen Trimeren (Cyclo-tris-ethylene-terephthalate), welche extrem wasserunlöslich sind, hat die Bildung von Agglomeraten auf den Fasern und eine daraus resultierende Störung bei der Weiterverarbeitung (u.a. beim Färben) zur Folge. Ebenfalls zeigen diese cyclischen Trimere eine Tendenz, sich an metallischen Oberflächen anzulagern und haben somit auch negative Auswirkungen auf die Färbe- und Veredelungsmaschinerie. Bisher angewandte Methoden zur Entfernung der cyclischen Trimere, wie zum Beispiel der Abbau unter hohen Temperaturen, mit NaOH und mittels kationischen Tensiden, haben ebenfalls sehr viele negative Auswirkungen auf die Fasern und die Maschinen. Zum Einen vermindert die aggressive Behandlung die Qualität der Polyesterfasern und es wird ein hoher Gewichtsverlust beobachtet. Weiterhin kommt es neben dem hohen Energieeinsatz durch die Anwendung der Chemikalien zu einer Anhäufung umweltschädigender Abfälle und zu Störungen an den Maschinen. Zielsetzung Das Ziel dieser Arbeit ist es mit dem aus dem Boden gewonnenen Actinomyceten Thermomonospora fusca KW3b ein Enzym zu produzieren, welches in der Lage ist, die PET-Oligomere auf der Faseroberfläche abzubauen, ohne die Faser zu beschädigen. Nach der Induktion und Optimierung des Mediums soll die Produktion des Enzyms in größeren Mengen erfolgen und eine Methode zur Aufreinigung entwickelt werden. Mit dem aufgereinigten Enzym erfolgen anschließend Abbauversuche, unter anderem mit PET-Fasern, um die Eigenschaften dieser Fasern durch die Entfernung der PET-Oligomere deutlich zu verbessern. Nachgewiesen werden die Verbesserungen der Fasereigenschaften durch die Anfärbung von PET-Fasern nach der Behandlung. Veränderungen an der Faseroberfläche sollen mit Hilfe des SEM (Scanning Electron Microscopy) untersucht werden. Zusammenfassend ist das Ziel der Arbeit die Untersuchung eines biokatalytischen Abbaus von PET-Oligomeren, welcher umweltfreundlich und faserschonend zugleich ist, und somit eine optimale Alternative zur problembehafteten industriellen Textilveredelung darstellt.