MCCORMICK PLACE / LONDON (IT BOLTWISE) – Forschende der Southern Illinois University programmieren Hefen, um aus PET-Kunststoff und Pflanzenabfällen proteinreiche Cookies herzustellen. Der Ansatz basiert auf einem Verfahren, das PET unter Wasser- und Sauerstoffeinwirkung bei hohen Temperaturen in mikrobenverfügbare Bausteine zerlegt. Anschließend wandeln die Mikroorganismen die Bausteine in Proteine, Fette und Geschmacksstoffe um. Für erste Geschmacks-Tests fehlt noch die institutionelle Freigabe, doch die Aromawahrnehmung fällt bereits positiv aus.
Hinter der Idee, Kunststoff in den Teigmix eines Produkts zu kippen, steckt weniger Provokation als eine Bilanz aus zwei drängenden Problemen: steigende Plastikmengen und wachsende Anforderungen an Ernährung. Das Team von der Southern Illinois University (SIU) Carbondale setzt dabei auf einen Ansatz aus der synthetischen Biologie, der PET nicht chemisch im klassischen Sinn „umwandelt“, sondern die Umbauschritte an Mikroorganismen auslagert. Präsentiert wurde der Arbeitsstand im Rahmen des ACS Fall 2026 bei einem Biochemie- und Chemie-Biology-Symposium in McCormick Place, wo das Konzept auch als Verbindung zwischen Upcycling und zukünftiger Nahrungsproduktion diskutiert wurde.
Technisch beginnt das Vorhaben mit Polyethylenterephthalat (PET), einem der häufigsten Kunststoffe in Getränkeflaschen. PET besteht aus Moleküleinheiten, die reich an Kohlenstoff sind und sich prinzipiell wieder in wertigere Bausteine überführen lassen. Statt diese Schritte ausschließlich über Laborchemie mit Lösungsmitteln zu lösen, nutzt das Projekt ein vorgeschaltetes Aufschlussverfahren: oxidative hydrothermale Lösung (oxidative hydrothermal dissolution). Entwickelt wurde die Methode an der SIU Carbondale durch den Geologie-Professor Ken Anderson. Sie arbeitet mit Wasser und Sauerstoff bei hohen Temperaturen und Drücken, um das „härtere“ Ausgangsmaterial in Partikel zu zerlegen, die anschließend von Mikroben leichter aufgenommen werden können.
Erst danach kommen die programmierten Hefen ins Spiel. Lahiru Jayakody, Associate Professor an der SIU Carbondale, und die Graduate Student Sandhya Jayasekara haben mehrere Hefestämme, darunter Bäckerhefe, so ausgelegt, dass sie aus den vorbereiteten Bauteilen Proteine, Vitamine und Aromen erzeugen. Die Forschungslogik erinnert an frühere Entwicklungen der Mikrobiologie, bei denen Hefen lange Zeit als Mini-Fabriken dienten – etwa, um bestimmte Biomoleküle gezielt herzustellen, ohne tierische Ausgangsstoffe. Im konkreten Aufbau werden PET, dazu verworfene Mais-Pflanzenteile und weitere Biomassebestandteile gemeinsam dem Aufschluss zugeführt. Das Ergebnis füttert die Mikroorganismen, die aus den Kohlenstoffbausteinen eine Palette neuer Lebensmittelzutaten formen, darunter Proteine sowie weitere Komponenten wie Fette und Säuren.
Die Umwandlung endet nicht beim „Fermentationsoutput“. In einem nächsten Schritt ergänzen die Forschenden weitere Rezepturbestandteile wie Ballaststoffe, Stärke und Süßungsmittel und bringen die Mischung in eine Form, die sich wie ein modernes Produkt anfühlt: Sie extrudieren den Teig über einen 3D-Drucker zu Cookie-Formen. Diese resultierenden proteinreichen Kekse werden als „μBites“ bezeichnet. Laut dem bisherigen Datenstand gelten die Produkte als sicher zum Verzehr, allerdings wartet das Team noch auf institutionelle Freigaben, um Geschmacksstudien mit Probanden durchzuführen. In der Zwischenzeit erhalten die μBites bereits Bestnoten bei der Aromawahrnehmung; die Mehrheit der Teilnehmenden gab an, dass sie in Situationen mit eingeschränkten Ressourcen bereit wären, die Cookies zu essen.
Damit das Konzept auch außerhalb von Notszenarien überzeugt, bauen die Forschenden die molekulare „Geschmacksbibliothek“ der Hefen gezielt aus. Jayasekara hat Hefestämme entwickelt, die mehr Lebensmittelzusätze erzeugen sollen, sodass die Rezeptur stärker an verbreitete Verbraucherpräferenzen anschließt. Ein Beispiel aus den bisherigen Arbeiten: Bäckerhefe kann aus pflanzlicher Biomasse eine Vanille-Note herstellen, während ein anderer Stamm ethylenglykolbasierte Komponenten aus PET in Richtung Beta-Carotin umsetzen kann – ein Stoff, den der Körper in Vitamin A umwandeln kann. Für Jayakody und sein Team geht es dabei nicht nur um den Upcycling-Gedanken, sondern um die Frage, wie aus technisch möglichen Extrakten am Ende ein Produkt wird, das sich „im Alltag“ verwenden lässt.
Der Zielhorizont geht über die Küche hinaus. Jayakody beschreibt das langfristige Ziel, die Hauptbestandteile der μBites vollständig über Mikroben bereitstellen zu können, also auch die Stärke-, Ballaststoff- und Süßungsanteile. Gleichzeitig soll die Anwendung sowohl auf der Erde als auch in extremen Umgebungen funktionieren – etwa in U-Booten oder als Kandidat für weiter entfernte Lebensräume wie Mond- oder Marskolonien. Dass die Forschung diese Richtung einschlägt, passt zur politischen und industriebezogenen Debatte: In vielen Szenarien steigt die globale Nahrungsnachfrage bis 2050 um 35–56 Prozent, und etwa 30 Prozent der Weltbevölkerung könnten künftig von Hunger betroffen sein. In diesem Kontext wirkt die Mikrobenroute attraktiv, weil sie grundsätzlich unabhängiger von großflächigen Anbauflächen gemacht werden kann – vorausgesetzt, die Prozesskette lässt sich später stabil, skalierbar und wirtschaftlich betreiben.
Für die Industrie ist dabei vor allem die Schnittstelle interessant: PET und Pflanzenreste sind zwar als Rohstoffe verfügbar, die echte Innovation liegt jedoch in der Kopplung aus Aufschlussverfahren, genetisch/biochemischer Auslegung der Hefen und einer standardisierbaren Formgebung (hier über 3D-Druck). Das Projekt zeigt, wie sich „Abfallchemie“ über biologische Umwege in Lebensmittelzutaten übersetzen lässt, ohne dass alle Schritte rein im Labor stattfinden müssen. Ob μBites mittelfristig tatsächlich die Marktreife erreichen, hängt jetzt an zwei praktischen Fragen: der Fortsetzung der Sicherheitstests und einer Geschmacksbewertung mit breiterer Testbasis. Danach wird sich zeigen, ob das System in der Produktion robuster ist als vergleichbare Ansätze aus dem Bereich der Bioproduktion – und ob es gelingt, aus einer Laboridee einen wiederholbaren Herstellungsprozess zu machen, der auch in knappen Umgebungen verlässlich liefert.
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