CD Labor für biologischen Abbau von wasserlöslichen Polymeren

Wasserlösliche Polymere (WSP) sind wichtige und leistungsstarke Inhaltsstoffe von Produkten für Körperpflege und Haushaltsanwendungen – mit einer jährlichen globalen Produktion von über 1 Million Tonnen und einer Marktnachfrage, die voraussichtlich weiter steigen wird. Ein nachhaltiges End-of-Life-Management für WSPs ist derzeit eine der größten Herausforderungen für die Polymergemeinschaft. In diesem Zusammenhang haben biologisch abbaubare Alternativen zu persistenten WSPs großes Interesse aus verschiedenen Sektoren geweckt – einschließlich der Industrie, Regulierung, Wissenschaft und Öffentlichkeit. Trotz dieses Interesses ist unser grundlegendes Verständnis des biologischen WSP-Abbaus in natürlichen und technischen Systemen begrenzt. Besondere Wissenslücken betreffen i) biologische WSP-Abbaupfade ii) Mikroorganismen und Enzyme, die eine Schlüsselrolle im biologischen Abbau spielen iii) Polymer- und Umweltfaktoren, die den biologischen Abbau beeinflussen, sowie iv) analytische Methoden zur Untersuchung des biologischen Abbaus und zur Bewertung der Übertragbarkeit von Laborergebnissen auf realistische Szenarien. In einer gemeinsamen Bestrebung von Experten der Universität Wien, der BOKU und der BASF SE wird das CD-Labor für Biologischen Abbau von Wasserlöslichen Polymeren diese Wissenslücken angehen. Wir streben an, die Chemie und Mikrobiologie, die dem biologischen WSP-Abbau zugrunde liegt, fundamental zu verstehen und somit die dringend benötigte wissenschaftliche Basis für die Entwicklung von biologisch abbaubaren und leistungsstarken WSPs, sowie die Entwicklung wissenschaftsbasierter gesetzlicher Regulierungen zur biologischen Abbaubarkeit von WSPs, zu schaffen. Angesichts der weiten Verbreitung von WSPs in Haushalts- und Körperpflegeanwendungen und der daraus resultierenden Freisetzung in Abwasserströme liegt der Schwerpunkt der vorgeschlagenen Forschung auf dem biologischen Abbau in Abwasser- und Süßwassersystemen. WSP-Klassen von besonderem Interesse sind Polyaminosäuren und Polysaccharide, die als vielversprechend gelten, um Funktion während der Anwendung und Abbaubarkeit am Lebensende zu kombinieren. Das CD-Labor behandelt 3 Ziele: i) Identifizierung von Schlüsselfaktoren, die die Kinetik und Pfade des biologischen WSP-Abbaus beeinflussen ii) Ableiten von Verbindungen zwischen der Funktionsweise des Mikrobioms und des biologischen WSP-Abbaus iii) Entwicklung von analytischen Methoden, die detaillierte Untersuchungen des biologischen WSP-Abbaus, auch in realistischen Szenarien, ermöglichen. Das CD-Labor reagiert auf den aufkommenden Bedarf nach einem grundlegenden Verständnis des Verhaltens von WSPs in natürlichen und technischen Systemen. Durch interdisziplinäre und intersektorale Zusammenarbeit –und durch die Kombination von Fachwissen in Umweltchemie, Mikrobiologie und analytischer Chemie– werden wir transformative Einblicke in den biologischen Abbau von WSPs gewinnen. Zu den erwarteten Ergebnissen gehören aufgeklärte biologische Abbaupfade und identifizierte Zwischenprodukte; Abbauvorhersagen basierend auf charakterisierten Mikroorganismen und Enzymen; analytische Methoden zur Charakterisierung von WSPs und eine kritische Bewertung der Übertragbarkeit von Labortests auf realistische Szenarien. Diese Ergebnisse werden technologische und regulatorische Fortschritte ermöglichen und den Weg für eine nachhaltige Zukunft ebnen, in der Herausforderungen mit innovativen chemischen Lösungen und kollektiven Maßnahmen begegnet wird.