Mikroby z Arktyki i Alp mogą rozkładać plastik w niskich temperaturach

Biodegradacja tworzyw sztucznych to jeden ze sposobów walki z zalewającymi środowisko odpadami. Wykorzystanie mikroorganizmów do rozkładu plastików ma wiele zalet, jednak ich stosowanie niesie ze sobą wiele wyzwań, nawet podczas rozkładu materiałów biodegradowalnych. Enzymy wielu bakterii i grzybów są aktywne jedynie w temperaturach powyżej 30 stopni Celsjusza, a ogrzewanie jest kosztowne i nie zawsze neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla. Naukowcy ze szwajcarskich federalnych instytucji naukowych znaleźli grupę mikrobów, które przystosowane są do działania w chłodniejszym środowisku.

Opublikowane na łamach "Frontiers in Microbiology" badanie opisywało zdolność 35 gatunków mikroorganizmów - 19 szczepów bakterii i 15 grzybów - do rozkładu tworzyw sztucznych. Próbki mikrobów zostały pobrane z plastikowych śmieci znalezionych lub celowo zakopanych na Grenlandii, Svalbardzie i w Alpach Szwajcarskich. Naukowcy zidentyfikowali mikroorganizmy, po czym sprawdzili zdolność każdego szczepu do trawienia próbek biodegradowalnych i niebiodegradowalnych tworzyw sztucznych w temperaturze 15 st. C.

Największy problem dla mikroorganizmów stanowił ekstremalnie trudny do rozłożenia polietylen, którego nie był w stanie strawić żaden ze szczepów nawet po 126 dniach inkubacji na tych tworzywach. Znacznie lepiej poszło im z bardziej miękkimi tworzywami: 11 grzybów i osiem bakterii było w stanie strawić poliuretan, podczas gdy 14 grzybów i trzy bakterie były w stanie strawić biodegradowalne mieszaniny PLA i PBAT. Z zanieczyszczeniami najlepiej radziły sobie gatunki grzybów z rodzajów Neodevriesia i Lachnellula: były w stanie strawić wszystkie testowane tworzywa sztuczne z wyjątkiem polietylenu.

- Byliśmy zaskoczeni, gdy zaobserwowaliśmy, że wiele spośród badanych szczepów było w stanie "zdegradować" przynajmniej jedno z testowanych tworzyw sztucznych - powiedział Joel Rüthi ze szwajcarskiego instytutu WSL, główny autor badania.

Skąd u mikroorganizmów wzięła się zdolność do trawienia plastiku? Bakterie i grzyby wykorzystują do tego celu te same enzymy, które służą do rozkładania twardych ścian komórkowych roślin. Jak wyjaśnił Rüthi, dzięki swoim umiejętnościom "te organizmy mogłyby pomóc w zmniejszeniu kosztów i obciążenia dla środowiska, jakim może być biologiczny recykling tworzyw sztucznych".

Ponieważ naukowcy testowali rozkład tworzyw sztucznych tylko w temperaturze 15 st. C, nie udało się im ustalić, czy wyższa lub niższa wartość ma wpływ na aktywność enzymatyczną mikrobów. Podejrzewają jednak, że większość mikroorganizmów może dobrze znosić temperaturę w zakresie od 4 do 20 st. C. Przed autorami stoi jeszcze jedno wyzwanie - zidentyfikowanie enzymów degradujących plastik.