Wissenschaftler finden Plastik

Diese Geschichte wurde ursprünglich von The Guardian veröffentlicht und erscheint hier im Rahmen der Climate Desk-Zusammenarbeit.

Wissenschaftler in den Alpen und der Arktis haben Mikroben entdeckt, die Kunststoffe bei niedrigen Temperaturen verdauen können, was ein wertvolles Werkzeug beim Recycling sein könnte.

Viele Mikroorganismen, die dazu in der Lage sind, wurden bereits gefunden, allerdings können sie in der Regel nur bei Temperaturen über 30 °C arbeiten. Daher ist ihr Einsatz in der industriellen Praxis aufgrund der erforderlichen Erhitzung unerschwinglich. Das bedeutet auch, dass ihre Verwendung nicht klimaneutral ist.

Wissenschaftler der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL haben Mikroben gefunden, die dies bei 15 °C tun können, was zu einem Durchbruch im mikrobiellen Recycling führen könnte. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Frontiers in Microbiology veröffentlicht.

Dr. Joel Rüthi von der WSL und Kollegen untersuchten 19 Bakterienstämme und 15 Pilzstämme, die auf frei liegendem oder absichtlich vergrabenem Plastik wuchsen, das ein Jahr lang in Grönland, Spitzbergen und der Schweiz im Boden gelagert wurde. Sie ließen die Mikroben als Einzelstammkulturen im Labor im Dunkeln bei 15 °C wachsen und testeten sie, um zu sehen, ob sie verschiedene Arten von Plastik verdauen könnten.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Bakterienstämme zu 13 Gattungen der Phyla Actinobacteria und Proteobacteria gehörten und die Pilze zu 10 Gattungen der Phyla Ascomycota und Mucoromycota.

Zu den getesteten Kunststoffen gehörten nicht biologisch abbaubares Polyethylen (PE) und das biologisch abbaubare Polyester-Polyurethan (PUR) sowie zwei kommerziell erhältliche biologisch abbaubare Mischungen aus Polybutylenadipatterephthalat (PBAT) und Polymilchsäure (PLA).

Keiner der Stämme war in der Lage, PE zu verdauen, selbst nach 126 Tagen Inkubation auf diesen Kunststoffen. Aber 19 Stämme (56 Prozent), darunter 11 Pilze und acht Bakterien, konnten PUR bei 15 °C verdauen, während 14 Pilze und drei Bakterien die Kunststoffmischungen aus PBAT und PLA verdauen konnten.

Rüthi sagte: „Hier zeigen wir, dass neuartige mikrobielle Taxa, die aus der ‚Plastisphäre‘ alpiner und arktischer Böden gewonnen werden, in der Lage sind, biologisch abbaubare Kunststoffe bei 15 °C abzubauen. Diese Organismen könnten dazu beitragen, die Kosten und die Umweltbelastung eines enzymatischen Recyclingprozesses zu reduzieren.“ Plastik."

Er sagte, es sei überraschend, dass ein großer Teil der getesteten Stämme in der Lage sei, mindestens einen der getesteten Kunststoffe abzubauen.

Die Wissenschaftler testeten auch die besten Ergebnisse und stellten fest, dass es zwei nicht charakterisierte Pilzarten in den Gattungen Neodevriesia und Lachnellula gab, die alle getesteten Kunststoffe außer PE verdauen konnten.

Während Kunststoffe erst seit den 1950er Jahren in großem Umfang eingesetzt werden, können Mikroben Polymere abbauen, da sie einigen Strukturen in Pflanzenzellen ähneln.

Dr. Beat Frey, einer der Studienautoren, erklärte: „Mikroben produzieren nachweislich eine Vielzahl polymerabbauender Enzyme, die am Abbau pflanzlicher Zellwände beteiligt sind. Insbesondere pflanzenpathogene Pilze werden häufig als biologisch abbaubar für Polyester eingestuft.“ , aufgrund ihrer Fähigkeit, Cutinasen zu produzieren, die aufgrund ihrer Ähnlichkeit mit dem pflanzlichen Polymer Cutin auf Kunststoffpolymere abzielen.

Die Wissenschaftler testeten die Mikroben nur bei einer bestimmten Temperatur und konnten daher noch nicht die beste Lösung für die Verwendung finden. Dennoch heißt es, dass es zwischen 4 °C und 20 °C gut funktioniert.

Frey sagte: „Die nächste große Herausforderung wird darin bestehen, die von den Mikrobenstämmen produzierten plastikabbauenden Enzyme zu identifizieren und den Prozess zu optimieren, um große Mengen an Proteinen zu erhalten. Darüber hinaus könnten weitere Modifikationen der Enzyme erforderlich sein, um Eigenschaften wie zu optimieren Proteinstabilität.“