Press/Media items

Plastic afval? De eerste bacteriën die dat blieven zijn gesignaleerd

Press/Media: Expert CommentPopular

03/08/2019

Bacteriën die hongeren naar polymeren en massaal de aanval inzetten op het plastic afval in de oceanen. Het klinkt als een sprookje. Maar de eerste plastic-eters zijn al gesignaleerd en de evolutie kan zelfs een handje helpen bij het opruimen van plastic.
Microben zijn geen moeilijke eters. Geef de microscopisch kleine beestjes een banaan, een stuk metaal, wat aardolie of een kadaver en onmiddellijk beginnen ze te bunkeren. Alleen als je ze plastic voorzet, krijg je getreuzel. Het spul is te stevig, ze weten zich er geen raad mee. Plastic laten ze staan.

Alle microben? Nee. Biogeochemicus Helge Niemann van het NIOZ op Texel houdt een volkje rhodococcen in zijn laboratorium dat hij voert met polyethyleen. Er zijn schimmels die polyethyleen en polystyreen kunnen verteren. En in 2016 troffen wetenschappers tot hun stomme verbazing op een vuilnisbelt in Japan een bacterie (Ideonella sakaiensis) aan die leefde op een dieet van petflessen.

De sporadisch opduikende plastic-eters worden doorgaans door wetenschappers zeer gastvrij (‘toe, eet nog wat!’) onthaald. De hoop is dat ze straks ons plastic afval helpen opruimen, zoals ze ook al jaren assisteren bij de reiniging van vervuilde bodems en met olie besmeurde stranden. Het zou geen overbodige luxe zijn. In de oceanen drijft alleen al aan het oppervlak naar schatting zo’n 250 miljoen kilo plastic, ontworpen om eeuwig houdbaar te blijven. De micro-organismen die het kunnen afbreken zijn dan ook maar met weinig. Nog wel, althans.
Maar wat als de evolutie zich ermee gaat bemoeien? Het pet-verterende enzym van Ideonella sakaiensis lijkt sterk op een variant waarmee andere micro-organismen de waslaagjes op bladeren van planten afbreken. De ontdekkers van de Japanse bacterie opperen dat het beestje zich in de loop der tijd genetisch aangepast zou kunnen hebben, om profijt te trekken uit de overvloed aan petflessen op de vuilnisbelt. Als dat klopt, zou hetzelfde kunnen gebeuren bij andere bacteriën, die zich bij andere soorten plastic ophouden.

Door hun hoge voortplantingssnelheid gaat de evolutie bij bacteriën en aanverwante microwezentjes razendsnel. Sommige soorten zijn na een jaar al twintigduizend generaties verder. Daar zou de mens pakweg een half miljoen jaar voor nodig hebben – twee keer zo veel als de tijd die ons scheidt van de neanderthaler. En het lijkt de moeite waard, zegt Niemann. ‘Er belanden elk jaar opnieuw miljoenen tonnen plastic in de oceaan. Wie dat kan verteren, heeft dagelijks een gratis lunch.’

In 2004 ontdekten Israëlische onderzoekers dat het gewicht van polyethyleen significant omlaag gaat als je de bacterie Rhodococcus ruberer erop loslaat. Niemanns onderzoeksgroep zoekt nu uit hoe dat in zijn werk gaat, door de rhodococcen voorbewerkt plastic te voeren. ‘We labelen het koolstof in de polyethyleen door het van duidelijk herkenbare atomen (isotopen) te voorzien, en kijken dan waar het terechtkomt’, legt Niemann uit. De minuscule beestjes eten het plastic inderdaad op, weet hij inmiddels. Het koolstof eindigt in CO2 – een van de afbraakproducten van plastic. Kennelijk verteren de bacteriën de polyethyleen dus, al gaat het veel te langzaam om iets tegen de plasticsoep te kunnen uitrichten. Bij de Japanse vuilnisbacterie zijn onderzoekers al veel verder. Ze kopieerden de enzymen die de Ideonella sakaiensis gebruikt om pet te verteren, en verbeterden en passant de efficiëntie ook nog enigszins, meldden ze vorig jaar in het vakblad PNAS.
Mooie resultaten, vindt marien microbioloog Linda Amaral-Zettler van NIOZ op Texel, maar wie denkt dat we straks met microben de plasticsoep te lijf kunnen heeft het mis. Plastic bestaat uit polymeren, lange ketens met stevige koolstofverbindingen. Het kost ontzettend veel energie om die van elkaar los te krijgen. ‘Kennelijk lukt het om microben dat in een laboratorium te laten doen’, zegt Amaral-Zettler. ‘Maar in de natuur is ook ander voedsel te vinden. Ze zullen pas plastic gaan eten als ze barsten van de honger en er echt niks anders meer te vinden is.’

Biotechnoloog Marco Fraaije van de Rijksuniversiteit Groningen heeft meer vertrouwen in de kleine vuilverwerkers. Wel zullen we geduld moeten hebben, zegt hij. ‘Microben zijn flexibel, ze komen soms met onverwachte trucjes aanzetten en ze hebben in de loop der geschiedenis wel vaker ingewikkelde moleculen uit elkaar moeten halen.’

Ook lignine, het hoofdbestanddeel van hout, bestaat uit moeilijk afbreekbare polymeren, legt Fraaije uit. Daar konden microben aanvankelijk niks mee. Toch zijn er uiteindelijk schimmels ontstaan die het spul kunnen afbreken, al duurde dat waarschijnlijk honderdduizenden tot miljoenen jaren. Fraaije vermoedt dat de wachttijd voor een nieuwe generatie plastic verterende organismen enkele eeuwen bedraagt.

Mocht het zover komen, dan dreigt er weer een ander gevaar.
Hap, slik, plastic weg
Explosies in metrobuizen. Neerstortende vliegtuigen. Chaos in de stad, door haperende verkeerslichten. Het is zomaar een greep uit de rampzalige gebeurtenissen na het ontsnappen van Mutant 59 – een bacterie die plastic verorberde alsof het chips was. Het diertje was vooral gek op het isolatiemateriaal van elektriciteitskabels.

Goed, het betreft hier slechts een scenario uit een sciencefictionboek uit 1972 (De Plasticvreter van Kit Pedler en Gerry Davis), waarin wetenschappers Mutant 59 onschadelijk proberen te maken terwijl de bacterie Londen in een razend tempo van plastic ontdoet. Maar het laat zien dat het ook tot problemen kan leiden, als plastic zijn stabiliteit verliest. Onze welvaart en veiligheid leunen voor een deel op de onverwoestbaarheid van het materiaal.

Onderzoekers moeten voorzichtig te werk gaan, realiseert Niemann zich. Zo kan het nagebootste enzym van de Ideonella sakaiensis alleen worden ingezet in een gecontroleerde omgeving, zoals een afvalverwerkingsbedrijf. Hetzelfde zou gelden voor de enzymen die hij zelf misschien in zijn rhodococcen gaat vinden. Niemann: ‘Wat zou je anders willen? De enzymen in de oceaan spuiten? Waar dan precies? Hoe zorg je ervoor dat ze bij de juiste soort plastic terechtkomen? En wat als er onvoorziene effecten optreden?’

In het lab werken wetenschappers met zuiver materiaal, vertelt Niemann. ‘Maar de plastics die we in het dagelijks leven gebruiken zitten vol extra chemicaliën’. Zoals weekmakers, die een ontregelende invloed kunnen hebben op de hormoonhuishouding van mens en dier. Voor de meeste andere chemicaliën is het onbekend welke invloed ze hebben als ze vrijkomen uit het plastic.

Een echte doorbraak in de strijd tegen de plasticsoep vond plaats in oktober 2018, zegt Amaral-Zettler. Toen stemde het Europees Parlement voor een verbod (vanaf 2021) op een aantal soorten wegwerpplastic, waaronder de oxo-afbreekbare plastics. ‘Zet oxo-afbreekbaar op de verpakking, en mensen denken dat het plastic milieuvriendelijk is. Deze plastics verteren echter niet makkelijk, maar vallen dankzij een toegevoegd stofje onder invloed van zonlicht en zuurstof in microdeeltjes uiteen. Dat kan misschien nog wel meer kwaad dan plastic dat intact blijft.’

Ook de claims waarmee andere afbreekbare plastics in de markt worden gezet, zijn Amaral-Zettler een doorn in het oog. Zo weet vrijwel niemand dat biologisch afbreekbaar plastic vaak slechts gedeeltelijk verteert. Alleen ‘composteerbaar’ plastic wordt in zijn geheel afgebroken – en dan nog alleen als het op de goede manier wordt verwerkt.

Experimenten van wetenschappers van de Universiteit van Plymouth lijken haar gelijk te geven. De Britse onderzoekers concludeerden afgelopen april dat biologisch afbreekbare plastic zakken na drie jaar in zee gedreven te hebben nog steeds sterk genoeg zijn om voor de boodschappen te gebruiken. Composteerbare plastic zakken vielen wel binnen enkele maanden uiteen, al wees het onderzoek niet uit of het plastic verteerde of als deeltjes microplastics bleef bestaan.

Vooralsnog hoeven we van microben rampen noch wonderen te verwachten, stelt Amaral-Zettler. ‘De prestaties van natuurlijke plastic-eters worden soms misschien een tikje overdreven’, formuleert ze voorzichtig. Zo werd twee jaar geleden nog melding gemaakt van rupsen van de wasmot die plastic aten. Een paar maanden later bleek dat de rupsen het plastic wel stuk kauwden, maar niet geheel verteerden. Het eerste nieuws verscheen uitgebreid in de media, het tweede kreeg nauwelijks aandacht.

En de juichverhalen over de Ideonella sakaiensis? ‘Die eet wél echt petflessen’, antwoordt Amaral-Zettler. ‘Maar laat pet nou net het soort plastic zijn dat we zelf allang kunnen recyclen. Als we dat met die enzymen gaan doen, maken we het alleen maar omslachtiger en duurder.’

References

ID: 92699285