Bacteriën nestelen zich graag op en in plastic flessen. Daarom moet je deze flessen niet meer dan één keer gebruiken. Je kunt er ziek van worden. Maar dankzij bacteriën kunnen we ook weer van het plastic afkomen. Onderzoekers van het GEOMAR Helmholtz-centrums voor oceaanonderzoek in Kiel hebben samen met wetenschappers van de Christian-Albrechts-Universiteit in Kiel nu een nieuwe manier gevonden voor de biologische afbraak van kunststoffen.
Het gebruik van bacteriën om het milieu schoon te houden is niet nieuw. Zij worden bijvoorbeeld al tientallen jaren gebruikt om in rioolwaterzuiveringsinstallaties verontreinigende stoffen in afvalwater af te breken. Over bacteriën die plastic kunnen afbreken, is nog niet zo heel veel bekend. De onderzoekers uit Kiel beschrijven in een artikel in het internationale tijdschrift Trends in Microbiology een methode om de natuurlijke afbraak van kunststoffen sneller en doeltreffender te laten verlopen.
Bacteriegemeenschappen
“Wij vinden dat het veel zinvoller is om hele bacteriegemeenschappen te testen op hun capaciteiten, in plaats van te zoeken naar individuele bacteriesoorten die enzymen produceren waarmee ze kunststoffen kunnen afbreken,” zegt Dr. Peter Deines van GEOMAR. Tot nu toe hebben onderzoekers zich geconcentreerd op het zoeken naar afzonderlijke bacteriesoorten. Zodra een soort is gevonden die met een speciaal enzym een bepaald soort plastic kan afbreken, wordt in de genetische informatie van de bacterie gezocht naar de code voor dit enzym.
“Hierbij bestaat echter het gevaar dat je alleen informatie vindt die al bekend is en dat je andere belangrijke vaardigheden over het hoofd ziet,” zegt dr. Deines. Bovendien houdt de concentratie op één enkele bacteriesoort een risico in voor de latere toepassing van de bacterie en het enzym ervan, bijvoorbeeld in bioreactoren, zei hij. “We weten uit de ecosysteembiologie dat monoculturen niet erg veerkrachtig zijn. In feite hebben bioreactoren met slechts één bacteriesoort een hoog uitvalpercentage,” meldt de microbioloog.
Daarom werken Deines en zijn collega’s met volledige bacteriële ecosystemen. De plaatsen waar bacteriën het meest in contact komen met plastic zijn bijvoorbeeld de magen van vissen, of biofilms op grote algen, of het sediment van de zeebodem. Deze voorheen onontdekte bacteriegemeenschappen worden dan in het lab aan meer plastic blootgesteld. Als de bacteriële gemeenschap het plastic kan afbreken, wordt zij geselecteerd voor de volgende stap.
‘Fokken op eigenschappen’
“Wij stellen voor om hele bacteriegemeenschappen in het lab te kweken voor een betere afbraak van plastic,” zegt Deines. Dit proces, zegt hij, kan worden vergeleken met het fokken op bepaalde eigenschappen van huisdieren of veredeling van planten. “Met deze methode hoeven we niet van tevoren te weten wat we zoeken; we zijn volledig open. Er is veel minder risico dat vaardigheden over het hoofd worden gezien. Een bacterie die in zijn eentje niets met plastic kan doen, kan immers in een complexe gemeenschap toch een beslissende bijdrage leveren aan de afbraak ervan,” legt hij uit. Kunstmatige selectie in het laboratorium zou de microbiële gemeenschappen de kans geven hun plasticafbraakcapaciteit in de loop van verschillende generaties te verbeteren. “Dus gebruiken we hier een benadering uit de evolutionaire biologie.”
Vervolgens willen de onderzoekers de nieuwe methoden in de praktijk brengen. Zij zijn van plan zich hoofdzakelijk te richten op mariene bacteriegemeenschappen. “Uiteindelijk is de oceaan de grote put waar het meeste afval en verontreinigende stoffen terechtkomen. Als onderdeel van het PLASTISEA-project hebben we al veel monsters uit de centrale Atlantische Oceaan verkregen,” zegt prof. dr. Hentschel Humeida, hoofd van de onderzoekseenheid Mariene Symbionen bij GEOMAR.
“Die gebruiken we nu om te zoeken naar manieren om plastic biologisch af te breken, zowel op de klassieke manier als met de nieuwe methode. Maar natuurlijk kun je op deze manier ook voor veel andere verontreinigende stoffen naar afbraakmogelijkheden zoeken.”
Foto: Een concept voor het gebruik van kunstmatige gemeenschapselectie voor microbiële afbraak van verontreinigende stoffen. © Grafik aus Borchert, Hammerschmidt, Hentschel, Deines (2021), Trends in Microbiology
Ook interessant: Nieuwe enzymencocktail breekt plastic zes keer zo snel af
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
