Wie Meeresbakterien Kunststoff abbauen - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

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24.11.2020

Wie Meeresbakterien Kunststoff abbauen

Kurz & Knapp
  • Plastikabfälle tragen erheblich zur Verschmutzung der Meere bei – und das Problem wächst. Biologisch abbaubare Kunststoffe könnten dazu beitragen, das Problem zu verringern.
  • Der biologisch abbaubare Kunststoff Polybutylenadipat-Terephthalat ist geeignet, den konventionellen Kunststoff Polyethylen zu ersetzen. Über den Abbauprozess im Meer war jedoch wenig bekannt.
  • Ein Team des Leibniz-Instituts DSMZ hat nun gezeigt, dass das Material in mariner Umgebung innerhalb von 20 Tagen weitgehend zersetzt wird, wobei viele unterschiedliche Bakterienarten an den Schritten beteiligt sind.

Zersetzung von PBAT ist mikrobielles Teamwork

Nicht erst seit dem großen pazifischen Müllstrudel ist die Verschmutzung der Meere wieder im Fokus der Menschen. Ob der biologisch abbaubare Kunststoff PBAT Teil der Lösung sein kann, hat ein Forschungsteam am Leibniz-Institut DSMZ untersucht und dazu den mikrobiellen Zersetzungsprozess in Meerwasser analysiert.

Im Jahr 2017 wurden weltweit 350 Millionen Tonnen Plastik hergestellt. Seitdem ist die jährliche Produktionsmenge stetig gestiegen. Pro Jahr landen mindestens 250.000 Tonnen dieser Kunststoffe an ihrem Lebensende im Meer und bilden eine gigantische Umweltverschmutzung. Neben Vermeidungsstrategien und besseren Recyclingkonzepten setzt die Industrie daher zunehmend auf biologisch abbaubare Kunststoffe.

Wie dieser Abbau an Land vor sich geht, hat die Wissenschaft inzwischen recht gut verstanden. Wie die Zersetzung von Kunststoffen in den Ozeanen erfolgt, war bislang jedoch nicht im Detail geklärt. Für den häufig genutzten biologisch abbaubaren Kunststoff Polybutylenadipat-Terephthalat (PBAT) gibt es jetzt weitreichend Klarheit.

Erste Löcher nach sechs Tagen

PBAT ist deshalb so beliebt, weil das Material ähnliche Eigenschaften aufweist wie der konventionelle Kunststoff Polyethylen. Genutzt wird PBAT bereits für Verpackungen, Müllbeutel und auch Mulchfolien in der Landwirtschaft. Ein Forschungsteam am Leibniz-Institut DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen hat nun im Labor untersucht, ob und wie marine Mikroorganismen das Material zersetzen.

In unseren Experimenten bildete sich bereits nach drei Tagen auf dem Plastik ein Biofilm. Erste Löcher traten nach sechs Tagen auf“, berichtet Ingrid Meyer Cifuentes vom DSMZ über die Ergebnisse. Demnach ist der Abbau ein Gemeinschaftswerk von Bakterien aus den Gruppen Alphaproteobakterien, Gammaproteobakterien, Flavobakterien und Actinobakterien.

Abbau im Meer gleicht dem im Erdboden

15 bis 20 Tage dauerte es im Experiment, bis der Kunststoff weitgehend zersetzt war. Den Anfang machten Bakterien innerhalb des Biofilms auf der Kunststoffoberfläche, später waren auf freischwimmende Bakterien in der nahen Umgebung beteiligt. Insgesamt wurden innerhalb von 30 Tagen etwa 60 Prozent des im PBAT enthaltenen Kohlenstoffs von den Mikroorganismen zu CO2 umgesetzt.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Zersetzung von Kunststoff in der marinen Umgebung sehr ähnlich abläuft wie die im Erdboden“, resümiert Studienleiterin Başak Öztürk. „Dieses Wissen kann der Forschung helfen, langfristig besser biologisch abbaubare Kunststoff zu entwickeln. Das trägt einen bedeutenden Fortschritt zum Umweltschutz bei.“

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In Kooperation mit bioökonomie.de