Forschungsgruppe von RWTH und FH: Studenten wollen Mikroplastik mit Mini-Magneten sammeln

Forschungsgruppe von RWTH und FH : Studenten wollen Mikroplastik mit Mini-Magneten sammeln

Ein Aachener Studententeam möchte mithilfe eines speziellen Bakteriums Kunststoffpartikel aus Flüssigkeiten filtern.

Mikroplastik im Meer, im Boden und in der Luft: Winzig kleine Kunststoffpartikel werden zu einem immer größeren Problem. Denn sie sind im wahrsten Wortsinn überall. Selbst in der Tiefsee und in der Arktis, dort, wo Menschen kaum hinkommen, wurde bereits Kunststoff nachgewiesen. Weltweit suchen Wissenschaftler deshalb auf Hochtouren nach Möglichkeiten, Mikroplastik aus der Umwelt zu entfernen und abzubauen. In Aachen stellt sich jetzt ein zehnköpfiges, interdisziplinäres Studententeam der Herausforderung. Sie wollen ein besonderes, magnetisches Bakterium dazu nutzen, Plastikpartikel aus Flüssigkeiten zu entfernen und sortenrein zu trennen.

Mit diesem Vorhaben messen sie sich Ende Oktober beim internationalen Wettbewerb „iGEM“, kurz für International Genetically Engineered Machine Competition, in den USA mit rund 370 Teams aus aller Welt. Es ist ein Wettbewerb im Bereich der synthetischen Biologie, bei dem komplexe biologische Systeme entwickelt werden, die so in der Natur nicht vorkommen. Bereits zum sechsten Mal nimmt ein Team von RWTH und FH Aachen daran teil.

Die Idee der Aachener Gruppe: Magnetfeld-sensitive Bakterien, wie zum Beispiel die Gattung Magnetospirillum, werden als kleine Miniaturfabriken genutzt und biotechnologisch so umgebaut, dass sie freischwimmendes Mikroplastik an sich binden können. Über externe Magnete können die Plastikpartikel dann mechanisch aus Flüssigkeiten herausgefiltert werden.

Magnetospirillum kommt in der sauerstoffarmen Sedimentschicht verschiedener Gewässer vor. Um dort seinen bevorzugten Lebensraum zu finden, muss es sich am Erdmagnetfeld orientieren, wozu es winzige Organstrukturen ausbildet, die Magnetit-Kristalle einlagern und aneinandergereiht funktionieren wie eine kleine Kompassnadel – sogenannte Magnetosomen.

Die Studenten wollen die Bakterien im Labor biotechnologisch so verändern, dass diese ihre nur 45 Nanometer großen Magnetosomen mit Bindestellen für die verschiedenen Kunststoffsorten versehen. Anschließend holen sie die Magnetosomen aus den Zellen heraus. An diese kleinen magnetischen Teilchen können dann die Plastikpartikel andocken. Getauft hat die Gruppe die plastiksammelnden Magnetosomen „Plastractor“.

Wissen praktisch anwenden

Die Kompetenzen, die die Studenten sich während des Wettbewerbs erarbeiten, gehen weit über die Grenzen des Studiums hinaus. „Es ist harte Arbeit, aber es macht auch sehr viel Spaß“, sagt Alina Egger. Die 23-Jährige studiert Biotechnologie und kümmert sich um die Öffentlichkeitsarbeit der Gruppe. Denn das gehört genauso dazu, wie das Eintreiben von Spenden, die Erstellung eines Logos oder die Beantwortung von Fragen zu Nachhaltigkeit und dem Nutzen des Projekts für die Gesellschaft. Die meisten Teammitglieder studierten zwar Biologie oder Biotechnologie, doch man habe es geschafft, auch einen Physiker und einen Elektrotechniker für das Projekt zu begeistern. „Wir lernen, das Wissen aus dem Studium anzuwenden, selbständig zu arbeiten – und auf jeden Fall auch eine große Portion Frustrationstoleranz“, sagt Egger.

Denn zu Beginn klappe es nie so, wie man sich das in der Theorie vorstellt, sagt Tobias Spiegl. „Wir haben recht schnell festgestellt, dass Magnetospirillum nicht so einfach in der Handhabung ist, wie wir gehofft hatten,“ erzählt der 23-Jährige. Deshalb verwenden die Aachener Studenten mittlerweile ein Bakterium der nah verwandten Gattung Rhodospirillum, das von einer Bayreuther Forschergruppe genetisch so verändert wurde, dass es unter Sauerstoffmangel ebenfalls Magnetosomen produzieren kann.

Außerdem stehe man noch vor der Herausforderung, die Bindestellen für die Kunststoffpartikel in die Membran der Magnetosomen zu integrieren. Das gelingt bislang nur bei einem anderen Beispielbakterium. „Aber wir sind guter Dinge“, sagt Spiegl. „Wir konnten bereits zeigen, dass unser Konzept in der Theorie funktioniert und jetzt wo sich bereits erste Erfolge eingestellt haben, wächst auch die Zuversicht, dass es uns tatsächlich so gelingt, wie wir uns das überlegt haben.“

„Unglaublich motivierend“

Betreut werden die Aachener Studenten von Professor Lars Blank und Professor Ulrich Schwaneberg von der RWTH Aachen sowie von Professor Wolfgang Wiechert aus dem Forschungszentrum Jülich. „Ich finde, dass solche Wettbewerbe unglaublich motivierend sind“, sagt Lars Blank. „Mit einer Vorlesung oder selbst einem Grundpraktikum ist das nicht zu vergleichen.“ Die Erfahrung zeige, dass ehemalige Teilnehmer des iGEM-Wettbewerbs es anschließend bei der Bachelor- und Masterarbeit viel einfacher hätten. „Und sich mit Tausenden internationalen Studierenden zu messen und gemeinsam zu feiern ist wirklich speziell.“

Darauf freut sich das Aachener Team ganz besonders. „Man knüpft Kontakte in die ganze Welt“, sagt Alina Egger. Und auch, wenn hier natürlich keiner mit leeren Händen wieder nach Hause fliegen will – „die Erfahrungen und Erlebnisse, die wir während des Wettbewerbs sammeln, sind Gold wert.“

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