Onderzoekers van de DSMZ in Braunschweig hebben onderzocht hoe mariene organismen biologisch afbreekbaar plastic afbreken.

De onderzoekers stelden niet alleen de bacteriële groepen vast die betrokken zijn bij de afbraak, maar waren ook in staat om een potentieel mechanisme achter de afbraak van het plastic aan het licht te brengen. Het team publiceerde hun bevindingen in het tijdschrift Nature Communications.

Een veel gebruikt materiaal is polybutyleen adipaat tereftalaat (PBAT), dat lijkt op het conventionele plastic polyethyleen (LD-PE) qua eigenschappen, maar ook een goede biologische afbreekbaarheid biedt. PBAT wordt vaak gebruikt in verpakkingsmaterialen, vuilniszakken en zelfs in de landbouw, bijvoorbeeld in mulchfolies. De afbraak van PBAT door micro-organismen in de bodem is al uitgebreid onderzocht. Het is echter nog onduidelijk hoe de afbraak in de zee plaatsvindt en of bijvoorbeeld mariene bacteriën de afbraakproducten kunnen gebruiken als voedselbron. 

Samenwerking van bacteriën

In hun studie heeft het onderzoeksteam kunnen aantonen dat verschillende bacteriën uit de groepen Alphaproteobacteriën, Gammaproteobacteriën, Flavobacteriën en Actinobacteriën betrokken zijn bij de afbraak van PBAT. "Onze eerste experimenten toonden aan dat er binnen de eerste drie dagen een biofilm wordt gevormd op het plastic; de eerste gaatjes waren al na zes dagen zichtbaar", meldt Dr. Ingrid Meyer Cifuentes, postdoc-onderzoeker bij de DSMZ. In totaal heeft het 15 tot 20 dagen geduurd voordat de bacteriegemeenschap het plastic materiaal volledig had afgebroken. Gedurende deze tijd gebruikten de verschillende bacteriën de metabole PBAT-producten als koolstofbron voor hun eigen metabolisme. De bacteriën zetten uiteindelijk ongeveer zestig procent van de beschikbare plastic koolstof om in CO2.

Verdere resultaten van het onderzoek lieten zien dat de initiële afbraak van het plastic plaatsvindt binnen de biofilm. De resulterende metabole producten worden vervolgens verder afgebroken door zowel de bacteriële gemeenschap van de biofilm als de vrij zwemmende bacteriën in de directe omgeving. De afbraak van het plastic is dus een synergetische prestatie. "Het afbraakproces dat we in het laboratorium hebben onderzocht verschilt waarschijnlijk iets van dat in de oceaan", merkt microbioloog en onderzoeksleider Başak Öztürk op. "Onze bevindingen geven echter duidelijk aan dat de afbraak van plastic in een zeemilieu vergelijkbaar is met die in de bodem. Op de lange termijn zou deze kennis de wetenschap kunnen helpen bij de ontwikkeling van plastic met een nog betere organische afbreekbaarheid, en zo een belangrijke bijdrage kunnen leveren aan de bescherming van het milieu".