Biotechnologie und Lebensmittelproduktion Dieser Keks war einst eine Plastikflasche

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Statt Plastikmüll einfach zu verbrennen, machen Forscher Kekse daraus. Ein Team der Southern Illinois University verwandelt Kunststoffabfälle in eine Art Kraftfutter für Mikroben. Und diese stellen eine proteinreiche Biomasse daraus her, die sich zu Keksen weiterverarbeiten lässt. Das Verfahren soll neue Produktionswege für Nahrungsmittel eröffnen und nicht nur in exotischen Anwendungen wie Raumfahrtmissionen zum Einsatz kommen.

Plastik verbinden wir mit Verpackungsfolien und Umweltproblemen. Aber als Basis für ein Keksrezept? Das klingt eher wenig appetitlich. Tatsächlich hat ein Forschungsteam aus Amerika genau diesen Plan: Aus Plastik Nahrung produzieren.

Die Wissenschaftler programmieren Hefen so um, dass sie Kunststoff- und landwirtschaftliche Abfälle in essbare Proteine und Aromastoffe umwandeln – plötzlich entsteht aus Müll ein nährstoffreicher Snack. Die nun erprobte Methode eröffnet nicht nur einen neuen Weg des Upcyclings, sie könnte auch in Katastrophengebieten oder bei bemannten Weltraummissionen zum Einsatz kommen, und vielleicht sogar hier auf der Erde helfen, die Nahrungsversorgung zu sichern.

Ein Video der American Chemical Society stellt das Forschungsprojekt vor und zeigt den Weg von Plastikabfall zu essbaren Keksen:

Kunststoff-Upcycling auf die Spitze getrieben

Das Team der Southern Illinois University (SIU) Carbondale testete verschiedene Mikroben auf deren Fähigkeit, Kunststoffreste in Nahrung für Menschen umzuwandeln. Die auf der Herbsttagung 2026 der American Chemical Society (ACS) vorgestellte Arbeit entstand im Rahmen eines von der Nasa geleiteten Projekts, das Lebensmittel für die ressourcenarme Umgebung bemannter Tiefraummissionen hervorbringen soll.

„Wir wollten Technologien für das Upcycling von Plastik entwickeln, um daraus wertvollere Produkte herzustellen. Dabei dachten wir: Warum nicht direkt Lebensmittel herstellen? Denn Plastik besteht aus Kohlenstoff, und Lebensmittel bestehen ebenfalls aus Kohlenstoff“, erklärt Prof. Lahiru Jayakody von der amerikanischen Southern Illinois University, Erstautor der Studie.

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Arbeit an Mikroben auslagern

Zu den häufigsten Kunststoffarten zählt Polyethylenterephthalat (PET), das vor allem für Wasser- und Softdrinkflaschen zum Einsatz kommt. Die Kohlenstoffketten aus PET lassen sich zu proteinähnlichen Strukturen umbauen, etwa über chemische Reaktionen und geeignete Lösungsmittel im Labor. Doch einfacher und umweltfreundlicher ist es, die Arbeit an Mikroben auszulagern. 

Mikroben sind sehr clever. Wir nutzen ihre Eigenschaften, um die Probleme zu lösen, die wir selbst geschaffen haben.

Prof. Lahiru Jayakody, Southern Illinois University

Forscher nutzen Mikroben, darunter Hefen, schon lange als biologische Fabriken, um verschiedenste Moleküle herzustellen. Insulin etwa gewinnt man heute nicht mehr aus der Bauchspeicheldrüse von Tieren – spezielle Hefen produzieren es im industriellen Maßstab. Und so wie Hefen durch genetische Umprogrammierung Insulin produzieren können, so lassen sie sich auch für andere Prozesse maßschneidern. Jayakody und die Doktorandin Sandhya Jayasekara programmierten verschiedene Hefearten, darunter Bäckerhefe, so um, dass sie Moleküle aus Plastik- und landwirtschaftlichen Abfällen in Proteine, Vitamine und Aromastoffe umwandeln.

So wird aus Altplastik ein Keksteig

Für ihre Versuche nutzten die Forscher neben PET-Kunststoff auch verworfene Maisstängel und -blätter sowie weitere Biomasse als Futter für die Hefen. Dafür verarbeiteten sie diese Rohstoffe zunächst mittels Oxidative Hydrothermal Dissolution, einem Prozess, den SIU-Carbondale-Geologieprofessor Ken Anderson entwickelt hat. Das patentierte Verfahren zerlegt robuste Materialien mit Wasser und Sauerstoff bei hoher Temperatur und hohem Druck in für Mikroben zugängliche Bruchstücke. So wird der Plastik- und Bioabfall im Laufe von 32 Prozessschritten für die Hefen „snackable“, also leichter verdaulich.

Anschließend füttern die Forscher diese Bruchstücke an die programmierten Hefen, die daraus neue Lebensmittelbestandteile wie Proteine, Fette und Säuren aufbauen. Zum Schluss mischen die Wissenschaftler Ballaststoffe, Stärke und Süßungsmittel unter und pressen die Masse durch einen 3D-Drucker: Es entstehen proteinreiche Kekse, die so genannten µ-Bites (Kurzform für „Mikrobites“). Laut den Versuchsdaten sollte der Verzehr von µ-Bites unbedenklich sein. Noch wartet das Team aber auf die Freigabe für offizielle Geschmackstests.

Hefen helfen bei verschiedenen Zutaten

Mittlerweile haben die Forscher den Herstellungsprozess weiter verbessert. Neben der proteinreichen Grundmasse für die „Plastik-Kekse“ erzeugen andere Hefestämme nun weitere Zutaten: modifizierte Bäckerhefe stellt Vanillearoma aus pflanzlicher Biomasse her, während ein anderer Hefestamm Ethylenglykol aus PET in Beta-Carotin umwandelt, das der Körper in Vitamin A umbaut – und das als Färbung für den Keksteig dient. „Wir nutzen Mikroben, um aus dem Keks ein attraktiveres, verbraucherfreundlicheres Produkt zu machen“, sagt Jayasekara.

Für die Zukunft hoffen Jayakody und sein Team, auch die Hauptzutaten der µ-Bites – einschließlich Stärke, Ballaststoffe und Süßungsmittel – direkt mit Mikroben herzustellen. Er rechnet damit, dass µ-Bites in einigen Jahren für den öffentlichen Verzehr bereitstehen. Sie sollen sich sowohl auf der Erde als auch in extremen Umgebungen einsetzen lassen, etwa in U-Booten oder in Kolonien auf dem Mond oder dem Mars. „Die weltweite Nachfrage nach Lebensmitteln wird bis zum Jahr 2050 voraussichtlich um 35 bis 56 Prozent steigen, und etwa 30 Prozent der Weltbevölkerung werden künftig von Hunger bedroht sein. Ich glaube, die Lösung liegt im Einsatz von Mikroben“, resümiert er.

Originalpublikation: Jayakody L, Hamilton-Brehm S, Anderson K et al.: Next-generation 3D-printed nutritious food derived from waste plastic and biomass, Trends in Biotechnology, 2024; 42, 799-800; DOI: 10.1016/j.tibtech.2024.04.004