Mit hochaktiven Enzymen verwandelt das Start-up schwer verwertbare Polyesterabfälle in hochwertige Rezyklate und setzt damit auf einen geschlossenen Kreislauf für PET & Co. Wie das funktioniert und warum der Ansatz kosteneffizienter und nachhaltiger ist als herkömmliche Methoden, erklärt Mitgründer Martin Hirschfeld im Hotseat Interview!

Hallo Martin, ihr habt Ester Biotech letztes Jahr offiziell gegründet. Kannst du uns beschreiben, was eure Idee ist und wo ihr aktuell steht?

Unser Ziel ist es, mithilfe von Enzymen einen entscheidenden Beitrag zur Lösung der globalen Plastikkrise zu leisten. Hierzu entwickeln wir biokatalytische Verfahren, mit denen bislang schwer verwertbare Polyesterabfälle in hochwertige Rezyklate überführt werden können.

Unsere Enzyme spalten gezielt die Esterbindungen in Polyestern wie PET, sodass die ursprünglichen Monomere zurückgewonnen, gereinigt und wieder für die Synthese neuer Polymere genutzt werden können. So entsteht Rezyklat, das auch für Anwendungen mit besonders hohen Qualitätsanforderungen geeignet ist, etwa in Lebensmittelverpackungen, Kosmetik, Pharma, Textilien oder technischen Applikationen.

Die Skalierung erfolgt für Recyclingprozess und Enzymproduktion jeweils mit starken strategischen Partnern, sodass beide Pfade effizient aufgebaut werden. Der Recyclingprozess läuft derzeit im 100-Liter-Maßstab, parallel validieren wir gemeinsam mit einem globalen PET-Hersteller die Materialqualität. Unser Ziel ist es, in den kommenden Monaten TRL 6 zu erreichen, ein entscheidender Schritt in Richtung industrieller Umsetzung.

Was unterscheidet eure Enzyme und euren Prozess eigentlich von dem Prozess, den das französische Unternehmen Carbios für das enzymatische Recycling von PET entwickelt hat?

Unsere Enzyme zeichnen sich durch außergewöhnliche Aktivität und Stabilität in Bezug auf Polyesterdegradation aus und bilden den Schlüssel für einen kosteneffizienten Prozess bei höchster Rezyklatqualität. Im Vergleich zu Marktbegleitern wie Carbios erzielen wir durch eine bessere Enzymleistung eine Reduktion der Prozesskosten.

Das Fundament hierfür ist unser proprietäres Enzymentwicklungs-Framework: Unsere patentierte Screening- arbeitet mit echten Kunststofffilmen, sodass wir die Enzyme direkt auf realen Kunststoffoberflächen testen und optimieren können. Der Kunststoffabbau wird dabei im Hochdurchsatz nahezu in Echtzeit verfolgt.
Diese Daten nutzen wir für maschinelles Lernen, wodurch sich die Entwicklung schneller und gezielter vorantreiben lässt.

Darauf aufbauend liegt unser weiterer Fokus auf einem möglichst schlanken und kreislauffähigen Prozessdesign. So können wir beispielsweise PET-Thermoform-Flakes direkt aus dem Schredder einsetzen, ohne energieintensive Extrusionsvorbehandlung. Gleichzeitig haben wir unsere Prozesse von klassischen Batch-Reaktionen in Richtung Fed-Batch- und perspektivisch kontinuierlicher Betriebsweisen weiterentwickelt, was Feedstock-Kosten, Energieeffizienz und Durchsatz deutlich optimiert.

Perspektivisch denken wir dabei bewusst über PET hinaus. Biokunststoffe enthalten wertvolle chemische Bausteine, die zu schade sind, um lediglich kompostiert oder verbrannt zu werden. Unser Ziel ist es, auch für diese Materialien enzymatische Recyclinglösungen zu entwickeln und ihre Bausteine konsequent im Kreislauf zu halten.

Für das Recycling von Kunststoffen gibt es heute bereits gut etablierte mechanische Prozesse und auch andere rohstoffliche Recyclingansätze wie beispielsweise die Pyrolyse. Wo siehst du Vorteile durch enzymatische Verfahren wie eures?

Mechanisches Recycling bleibt weiterhin eine sehr wichtige Säule. Unser enzymatischer Ansatz ist daher nicht als Ersatz gedacht, sondern als gezielte Ergänzung für Kunststoffströme, die mechanisch nur noch eingeschränkt oder gar nicht mehr sinnvoll recycelt werden können. Kettenbrüche, Anreicherung von Additiven und Fremdstoffen – mechanisches Recycling hat seine Grenzen, dann folgt in aller Regel die thermische Verwertung. Genau hier setzen wir an: Mit unserem ESTER Upcycle zerlegen wir solche Materialien wieder in ihre chemischen Bausteine und ermöglichen daraus die Herstellung von neuem, hochwertigem Kunststoff. So kann der enthaltene Kohlenstoff länger im Kreislauf gehalten werden.  

Im Vergleich zu anderen rohstofflichen Recyclingverfahren, sehe ich beim enzymatischen Ansatz mehrere spezifische Vorteile.

Erstens ermöglicht die hohe Selektivität und Robustheit der Enzyme die zuverlässige Depolymerisation auch stark kontaminierter Abfälle, ohne dass unerwünschte Nebenprodukte entstehen. Dies ermöglicht stabile Ausbeuten und vereinfacht den Downstream.

Zweitens erfolgt die Depolymerisation bei milden Bedingungen von etwa 65 °C ohne Druckbeaufschlagung. Dadurch lässt sich der Prozess energetisch sehr flexibel betreiben, etwa durch die Nutzung von Abwärme oder Integration regenerativer Energiequellen, was die Energieeffizienz verbessert und die CO₂-Bilanz optimiert.

Drittens bietet das Recycling auf Monomer-Ebene sowohl einen technischen als auch einen regulatorischen Vorteil. Der Closed-Loop lässt sich mit verhältnismäßig wenigen Prozessschritten realisieren, wodurch Kosten und CO₂-Emissionen reduziert werden. Gleichzeitig sehen aktuelle EU-Entwürfe zur Massenbilanzierung von Rezyklatquoten den sogenannten „fuel-use-excluded“–Ansatz vor. Unserer Verfahren profitiert davon, da der Output vollständig auf die Rezyklatquote angerechnet wird, während einige andere Verfahren dies zum Teil voraussichtlich nicht können.

Auf Basis dieser Faktoren sehe ich ein sehr großes Potenzial, dass unser enzymatischer Ansatz der Industrie dabei helfen kann, steigende Recycling- und Rezyklatquoten zu erreichen – insbesondere bei Anwendungen mit hohen Qualitätsanforderungen. Im Vergleich zu anderen rohstofflichen Recyclingverfahren erwarten wir, dass unser Verfahren sowohl hinsichtlich Kosten und CO₂-Emissionen konkurrenzfähig ist. Gleichzeitig eröffnet es bessere Möglichkeiten für dezentrale Anlagenkonzepte und stößt erfahrungsgemäß auf eine hohe gesellschaftliche Akzeptanz. Unsere vorläufige techno-ökonomische Analyse sowie eine Ökobilanz für eine Anlage im Industriemaßstab mit einer Kapazität von 45 kt Kunststoffabfall pro Jahr bestätigen diese Einschätzung und bestärken uns und unsere Partner, das Verfahren konsequent weiter zu skalieren. 

Neben dem Recycling von Verpackungen gibt es auch weitere Anwendungen bei denen Polyester eingesetzt werden. Wo siehst du interessante Anknüpfungspunkte für ESTER Biotech? Sucht ihr Kooperationspartner für gemeinsame Entwicklungsprojekte?

Wir möchten die Biokunststoffindustrie dabei unterstützen, neue Polymertypen zu entwickeln, die von Anfang an nach dem Circular-by-Design-Prinzip konzipiert sind. Darauf aufbauend können wir auf Basis unserer Erfahrungen aus dem PET-Recyclingprozess gemeinsam kosteneffiziente, zirkuläre Recyclinglösungen implementieren.

Die hervorragenden Eigenschaften unserer Enzyme in Bezug auf Polyester-Degradation und -Modifikation, kombiniert mit dem Entwicklungs-Framework, sie gezielt für spezifische Anwendungen anzupassen, eröffnen zahlreiche weitere potenzielle Einsatzfelder. Diese evaluieren wir derzeit intensiv mit verschiedenen Industriepartnern und führen Machbarkeitsstudien durch.

Da wir davon ausgehen, dass noch nicht alle Potenziale identifiziert sind, freuen wir uns über den Austausch mit interessierten Industrie- und Forschungspartnern. Immer wenn es darum geht, Polyester gezielt aufzuspalten, abzutrennen oder deren Oberfläche zu modifizieren (etwa in Form einer Erhöhung der Hydrophilisierung, Verbesserung der Homogenität oder Aufrauung) stehen wir gerne als kompetenter und kooperativer Partner zur Verfügung.

Ohr seid vor kurzem dem Chemie-Cluster Bayern beigetreten. Was macht eigentlich unser Netzwerk so wertvoll für euch?

Der Beitritt zum Chemie-Cluster Bayern eröffnet uns den Zugang zu einem starken Netzwerk aus Industrie, Forschung und Technologiepartnern und schafft damit die Basis für gezielten Wissensaustausch und neue strategische Kooperationen.

Das erste Aufeinandertreffen auf einer Messe und der anschließende Online-Termin im erweiterten Kreis haben gezeigt, dass es sowohl persönlich als auch fachlich einen hervorragenden Fit gibt. Zu diesem Zeitpunkt haben wir begonnen, uns verstärkt mit weiteren Einsatzfeldern für unsere Enzyme zu beschäftigen. Dabei haben wir nach einem breiten Industrienetzwerk gesucht, das zugleich fest in Biotechnologie und Chemie verankert ist – und sind im Chemie-Cluster Bayern fündig geworden.

Das Netzwerk ermöglicht es uns, unser Know-how einzubringen, von den Erfahrungen anderer zu lernen und gemeinsam innovative Lösungen für die Herausforderungen in der Kunststoffkreislaufwirtschaft zu entwickeln. Besonders schätzen wir dabei die proaktive Unterstützung durch unseren Ansprechpartner Tobias Schwarzmüller.

Über Martin Hirschfeld

Als Co-Geschäftsführer und Mitgründer bin ich insbesondere in den Bereichen Finanzen, Unternehmens- und Geschäftsentwicklung, Vertrieb sowie Projektmanagement aktiv. Ich habe Wirtschaftsingenieurwesen studiert und arbeite leidenschaftlich gern interdisziplinär, wobei es mich besonders motiviert, mich schnell und intensiv in neue Themenfelder einzuarbeiten. Bevor ich zu ESTER Biotech gekommen bin, war ich fast zehn Jahre als Qualitätsmanager in verschiedenen Branchen und Unternehmensgrößen tätig – von Start-up über den klassischen Mittelstand bis hin zum Konzern.