Frage der Woche
Umweltbiotechnologie – Wohin mit dem Kunststoff?
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| Quelle:Canva Teams – richcarey |
Die Umweltbiotechnologie, auch „Graue Biotechnologie“ genannt, befasst sich mit dem Schutz und der Reinigung der Umwelt durch biologische und technologische Methoden. Besonders im Fokus steht dabei die Kreislaufwirtschaft, die auf die Wiederverwertung von Materialien abzielt, um erdölbasierte Produkte zu ersetzen und Ressourcen zu schonen sowie Umweltverschmutzung zu vermeiden.
Ein großes Problem unserer heutigen Produktionsweise ist der wachsende Plastikmüll, insbesondere in den Ozeanen. Jährlich werden rund 400 Millionen Tonnen Plastik produziert, und ein großer Teil davon landet in der Natur.
Mikroorganismen sind in der Lage, viele chemische Substanzen abzubauen. Einige Bakterien produzieren Enzyme, die Kunststoffe wie PET (Polyethylenterephthalat) in ihre Grundbausteine zerlegen können, was eine Wiederverwertung ermöglicht. Allerdings gelingt dies derzeit nur unter Laborbedingungen. In der Natur, vor allem in den Ozeanen, sind die Bedingungen nicht optimal, weil die benötigten Enzyme dort fehlen oder die Temperatur zu niedrig ist. Der Abbau von hochkristallinem PET, das z.B. in Textilfasern verwendet wird, ist besonders schwierig, da dieses Material widerstandsfähiger ist als andere Kunststoffe.
Wenn Ihr Hilfe bei der Beantwortung der Fragen benötigt, könnt Ihr in der Broschüre
Biotechnologie 2040 im Kapitel Umweltbiotechnologie recherchieren.
Frage (alle Klassenstufen)
Warum ist es wichtig, den Umgang mit Plastik, speziell mit PET, nachhaltiger zu gestalten?
A) Weil PET zu den schnell abbaubaren Kunststoffen gehört
B) Weil PET eine starke Belastung für die Umwelt darstellt und sich in der Natur nur langsam abbaut
C) Weil PET nicht für die Verpackung von Lebensmitteln geeignet ist
D) Weil PET in Ozeanen durch die dortigen Bakterien schnell abgebaut wird
Lösung:
Richtige ist Antwort: B) Weil PET eine starke Belastung für die Umwelt darstellt und sich in der Natur nur langsam abbaut
Welche Rolle spielen Mikroorganismen und Enzyme beim Abbau von Kunststoffen wie PET?
Ergänzt den Lückentext:
Mikroorganismen setzen spezielle Enzyme frei, die die
Lösung:
(molekulare) Struktur, Polymerketten
von Kunststoffen wie PET angreifen können. Diese Enzyme zersetzen die Kunststoffe in ihre
Lösung:
Grundbausteine, Momomere
, die dann wiederverwendet werden können. Dieser Prozess findet jedoch bisher nur unter
-Bedingungen statt.
Lösung:
Labor
Frage (Klassenstufen E und Q)
Wie tragen Mikroorganismen zur biologischen Abwasserreinigung bei und welche chemischen Prozesse sind dabei entscheidend?
A) Mikroorganismen geben chemische Substanzen ab, die den Abbau von organischen Verbindungen unter anaeroben Bedingungen vollständig verhindern. Dabei entsteht Methan, welches die Wasserqualität verbessert.
B) Sie nutzen organische Stoffe als Energiequelle und bauen diese unter aeroben Bedingungen ab. Dies führt zur Umwandlung von komplexen Kohlenwasserstoffen in einfachere Moleküle wie Kohlendioxid und Wasser. Dabei werden Sauerstoff und Enzyme benötigt, um die Oxidation zu ermöglichen.
C) Durch den Prozess der Denitrifikation wandeln Mikroorganismen Kohlenstoffverbindungen in giftige Stickstoffverbindungen um, die anschließend in der Kläranlage gefiltert werden müssen. Dies geschieht unter aeroben Bedingungen, da Sauerstoff den Abbauprozess beschleunigt.
D) Sie binden gelöste Salze wie Natriumchlorid in ihre Zellstruktur ein, wodurch diese Salze als feste Bestandteile im Klärschlamm zurückbleiben und nicht weiter behandelt werden müssen. Dabei entsteht Ammoniak, der das Abwasser zusätzlich anreichert.
Lösung:
Richtig ist Antwort B) Sie nutzen organische Stoffe als Energiequelle und bauen diese unter aeroben Bedingungen ab. Dies führt zur Umwandlung von komplexen Kohlenwasserstoffen in einfachere Moleküle wie Kohlendioxid und Wasser. Dabei werden Sauerstoff und Enzyme benötigt, um die Oxidation zu ermöglichen.
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