Przejdź do treści

Odkryto mikroby, które mogą trawić tworzywa sztuczne w niskich temperaturach

Spis treści

Naukowcy znaleźli w Alpach i w Arktyce mikroby, które mogą pomóc rozwiązać problem zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi. Drobnoustroje te potrafią trawić plastik w niskich temperaturach, rzędu zaledwie 15 st. Celsjusza. Odkrycie może doprowadzić do przełomu w recyklingu tworzyw sztucznych.

Zanieczyszczenie Ziemi przez tworzywa sztuczne jest jednym z wielkich problemów współczesności. Dlatego naukowcy od lat starają się znaleźć, wyhodować lub stworzyć na drodze bioinżynierii mikroby, które mogą trawić plastik. Poszukiwania i hodowla podobnych mikroorganizmów stały się wręcz nową gałęzią biznesu. Do tej pory znaleziono już kilka przydatnych do tego celu gatunków, jednak aby ich enzymy zadziałały, potrzeba wysokich temperatur – przekraczających 30 st. C. Konieczność dostarczania ciepła sprawia, że cały proces jest kosztowny i nie jest neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla.

Na całym świecie trwają więc poszukiwania mikrobów, których enzymy rozkładają plastik także w niskich temperaturach. Aby takie znaleźć, naukowcy ze Swiss Federal Institute (WSL) udali się w wysokie Alpy i odwiedzili regiony polarne. Wyprawy okazały się bardzo obiecujące.

– Mikroorganizmy pobrane z alpejskich i arktycznych gleb były w stanie rozłożyć biodegradowalne tworzywa sztuczne w temperaturze 15 st. C – mówi główny autor badan dr Joel Rüthi z WSL. – Te organizmy mogłyby pomóc w zmniejszeniu kosztów i obciążenia środowiska w procesie enzymatycznego recyklingu plastiku – przekonuje.

Wyniki i opis nowych badań opublikowano w czasopiśmie „Frontiers in Microbiology” (DOI: 10.3389/fmicb.2023.1178474).

Zaskakujące wyniki

Rüthi i jego współpracownicy pobrali próbki 19 szczepów bakterii i 15 grzybów rosnących na leżącym swobodnie lub celowo zakopanym plastiku (znajdującym się pod ziemią przez rok). Próbki pochodziły z grenlandzkiego Svalbardu i ze szwajcarskich Alp, a konkretnie szczytu Muot da Barba Peider (2979 m n.p.m.). Wyizolowane mikroby rosły potem w ciemnym laboratorium w temperaturze 15 st. C. Badacze zidentyfikowali je i znaleźli 13 rodzajów bakterii z grup Actinobacteria i Proteobacteria oraz 10 rodzajów grzybów z grup Ascomycota i Mucoromycota.

Następnie naukowcy przeprowadzili testy, aby sprawdzić zdolność każdego szczepu do trawienia sterylnych próbek niebiodegradowalnego polietylenu (PE) i biodegradowalnych poliestru oraz poliuretanu (PUR). Sprawdzono także zdolność mikrobów do trawienia dwóch dostępnych w handlu biodegradowalnych mieszanek poli(tereftalanu adypinianu butylenu) (PBAT) i kwasu polimlekowego (PLA).

Żaden z gatunków nie był w stanie strawić PE, nawet po 126 dniach inkubacji. Jednak 56 proc. szczepów, w tym jedenaście grzybów i osiem bakterii, było w stanie strawić PUR w temperaturze 15 st. C. Z kolei czternaście grzybów i trzy bakterie rozkładało tworzywa PBAT i PLA. Najnowocześniejsze testy potwierdziły, że szczepy te były w stanie rozdrobnić polimery PBAT i PLA na mniejsze cząsteczki.

– Bardzo zaskakujące było dla nas to, że duża część badanych szczepów była w stanie zdegradować przynajmniej jedno z testowanych tworzyw sztucznych – mówi Rüthi.

Najlepiej radziły sobie dwa niescharakteryzowane gatunki grzybów z rodzajów Neodevriesia i Lachnellula. Były one w stanie strawić wszystkie testowane tworzywa sztuczne z wyjątkiem PE. Wyniki badań wykazały również, że zdolność do trawienia tworzyw sztucznych zależała od podłoża hodowlanego, przy czym każdy szczep reagował inaczej na każde z czterech testowanych podłoży.

Wyzwania pozostają

Jak u mikrobów rozwinęła się zdolność do trawienia plastiku? Ponieważ tworzywa sztuczne istnieją dopiero od ok. lat 50. ubiegłego wieku, zdolność do ich degradacji prawie na pewno nie była ich pierwotną cechą.

– Mikroby produkują wiele różnych enzymów rozkładających polimery. Substancje te biorą też udział w rozkładaniu ścian komórkowych roślin. Grzyby szkodliwe dla roślin są często doskonałe przy biodegradacji poliestrów. Wszystko przez ich zdolność do wytwarzania kutynaz, które celują w polimery plastiku ze względu na ich podobieństwo do polimeru roślinnego – wyjaśnia współautor badań dr Beat Frey z WSL.

Ponieważ Rüthi i jego zespół testowali trawienie tworzyw sztucznych tylko przy 15 st. C, nie znają jeszcze optymalnej temperatury, w której zadziałają wytwarzane przez bakterie i grzyby enzymy. – Wiemy jednak, że większość z nich może rosnąć w temperaturze od 4 do 20 st. C, z optimum w okolicach 15 st. C – mówi Frey.

Źródło: Frontiers, fot. Muntaka Chasant, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Udostępnij:

lub:

Podobne artykuły

Głęboko pod ziemią kwitnie życie. Znaleziono je nawet 4,3 km pod powierzchnią

Goffernik kreci

Gryzonie pomogły odrodzić się przyrodzie po eksplozji wulkanu. Wystarczył jeden dzień

chmury

Mikroplastik może przedostawać się do chmur i wpływać na pogodę

Wyróżnione artykuły

Popularne artykuły