Plastic etende micro-organismen

Kort geleden plaatste het onvolprezen Knowable Magazine een artikel van Sandy Ong over plastic etende micro-organismen. Deze kunnen ons misschien helpen bij de oplossing van een probleem dat al zo lang bestaat en maar niet opgelost wordt: de groeiende stapel plasticafval. De wereld is verslaafd aan plastic. We weten dat we er een oplossing voor moeten vinden, maar dat belet ons niet, er meer en meer van te maken. Wat kunnen we doen om dit probleem op te lossen?

plasticvervuiling
Plasticvervuiling in Ghana. Foto: Muntaka Chasant, Wikimedia Commons.

De zoektocht naar plastic etende micro-organismen

De meeste door ons gemaakte plastics breken niet gemakkelijk af. Precies daarom maken wij hen ook. Deze plastic potten, emmers, tassen, dit inpakmateriaal, het is allemaal zó handig dat we nauwelijks zonder kunnen. Maar het is zoals bij meer wereldproblemen: de voordelen komen vooral terecht bij de rijke landen, de nadelen bij de arme landen. Rivieren op Java verstopt met plasticafval, plastic zakken die door de wind worden meegevoerd op de vlaktes van Oost-Afrika, langzaam ronddraaiend plasticafval in de oceaan afkomstig van onze welvaartsproducten – ze getuigen van het gebrek aan zorg van onze consumptiemaatschappij. De meeste lezers van deze tekst zullen niet worden geconfronteerd met de nadelen van plastics, maar ze zijn er wel.

De wereld produceert nog steeds elk jaar méér plastics; terwijl de meeste landen het afval niet goed kunnen verwerken. Men schat dat de wereld momenteel elk jaar bijna 460 miljoen ton plastic maakt. Zulke grote getallen zeggen niet zoveel. Maar Knowable Magazine vertelt ons dat dit gelijk staat aan het gewicht van ongeveer 2,3 miljoen blauwe vinvissen. En alles gaat één kant uit. Niet terug naar de producent. Hoogstens 10% van al het plastic dat wij maken, wordt na gebruik weer ingezameld. De meest slimme oplossing die wij tot nu toe bieden is verbranding van het afval. Maar het meeste plastic wordt gestort, of weggegooid in het milieu. Daardoor vinden we plastic in elke uithoek van de planeet. Zoals Knowable Magazine schrijft: ‘Geen wonder dat we overal plastic vinden – in de diepzee en aan beide polen, zelfs in regen. Het bevindt zich ook in ons lichaam; sporen worden gevonden in placenta’s, moedermelk en menselijk bloed; gebruik en weggooien van plastics heeft soms ernstige gevolgen voor onze gezondheid en het milieu.’ En toch blijven plastics erg populair. Ze wegen weinig en zijn in allerlei vormen te gieten. Naar verwachting zullen wij er in 2050 tweemaal zo veel van maken.

plastic afval
Afval in een droge sloot bij een school op Bali. Foto: DayakSibiriak, Wikimedia Commons

Plastic etende wormen

We kunnen in twee richtingen zoeken voor een oplossing. De recycling verbeteren (en de recyclebaarheid). En beter leren, hoe we plastics kunnen afbreken die tot nu toe permanent leken. Zelfs al zouden we bij die laatste koers de reden kunnen ondergraven waarom we ooit aan plastics zijn begonnen – hun on-afbreekbaarheid.

Knowable Magazine vertelt over een succes van plastic etende micro-organismen. Het gebeurde in 2012, toen bijenhoudster en onderzoekster Federica Bertocchini gaten vond in plastic zakken waarin ze wormen had gedaan die haar bijenraten waren binnengedrongen. Wonderbaarlijk: deze wormen konden plastic eten! Bij haar zoektocht naar dit bijzondere verschijnsel richtte ze uiteindelijk het bedrijf Plasticentropy op. Een van de vele nieuwe bedrijven die zoeken naar biologische middelen om plastics af te breken; juist het materiaal waarvan we dachten dat het niet afgebroken kon worden.

Nieuwe activiteit

Er is de afgelopen tien jaar veel gebeurd rond de afbraak van plastics. Onderzoekers kijken nu overal naar plastic etende micro-organismen, vooral op vieze plekken met veel afval. Ze nemen deze mee naar hun laboratoria en proberen hen op te kweken, zodat ze sneller plastic gaan eten. Ze hopen dat ze daarbij de originele bouwstenen weer terugkrijgen; ze zouden daarmee een oneindig recyclingcircuit scheppen. Al is het nog wat vroeg voor zulke vergezichten.

Het zou ideaal zijn als de enzymen uit de micro-organismen in de wormen het plastic weer zouden afbreken tot zijn monomeren. Dit zou de productie van plastics op zijn kop zetten. Plastics zouden een waardevolle grondstof worden in plaats van een bron van afval. De zoektocht naar zulke enzymen gaat terug tot de jaren ’70; een groep Japanse onderzoekers onder leiding van microbioloog Kohei Oda vond een bacterie die PET kon afbreken. Het plastic dat in grote hoeveelheden wordt gebruikt voor drankflessen en vezels.

Plastic etende micro-organismen in afval

De onderzoekers vonden deze plastic etende micro-organismen vlak buiten een fabriek van PET. Nog altijd vinden we de meeste van deze micro-organismen in afval. Knowable Magazine vertelt ons dat deze zijn gevonden in een composthoop op een kerkhof in Leipzig, Duitsland; bij de afvalverwerking in de Pakistaanse hoofdstad Islamabad; en in halfverteerd afval dat was aangespoeld op twee stranden in Chania, Griekenland. En we zijn nog lang niet klaar met de zoektocht. In 2021 rapporteerden onderzoekers dat ze zo’n 30.000 verschillende enzymen hadden gevonden die plastic konden afbreken.

Mooi dat we zulke enzymen kunnen vinden, maar het proces begint hier pas. We moeten de prestaties van de meeste enzymen opvoeren, willen ze interessant worden voor industriële processen. Commerciële plastic etende micro-organismen moeten bijvoorbeeld tegen hogere temperaturen kunnen – dan gaat het proces sneller.

geperste PET flessen
Geperste PET flessen in Taiwan. Foto: Larry Koestler, Wikimedia Commons

PET

Sommige plastics zijn beter afbreekbaar dan andere. Het populaire PET plastic – veel gebruikt in drankflessen – kan vrij gemakkelijk worden afgebroken; door de zuurstofbindingen die kenmerkend zijn voor dit plastic. Plastic etende micro-organismen kunnen vrij gemakkelijk deze koolstof-zuurstofbindingen aanvallen. Dit komt bovenop het succes van retouren van PET-flessen door statiegeld. De eerste commerciële fabriek die PET biologisch wil recyclen is het Australische bedrijf Samsara Eco, in 2024. En in Frankrijk wil Carbios een biologische recyclingfabriek openen in 2025.

Koolstof-stikstofbindingen zijn ook een goed doelwit voor biologische recycling. Deze bindingen zijn karakteristiek voor polyamiden, polyurethanen en nylons. Maar hier is nog geen commerciële fabriek aangekondigd. Op dit gebied is biologische recycling wat moeilijker. Er zijn vele soorten koolstof-stikstofbindingen, en waarschijnlijk is er niet één oplossing voor hen allemaal. Zodat we naar maatwerk moeten zoeken.

wasworm
Wasworm. Foto: Sam Droege, Wikimedia Commons.

Moeilijker plastics

Het wordt nog moeilijker, goede plastic etende micro-organismen te vinden bij de meest populaire plastics; die alleen koolstof-koolstofbindingen bevatten. Zoals polyetheen (PE), polypropeen (PP) en polystyreen (PS). Bij deze plastics is er geen goed aangrijpingspunt. Alleen al PE is een groot probleem. Deze stof neemt 25 procent van de wereldmarkt in. Daardoor was de ontdekking van Federica Bertocchini in 2012 groot nieuws. Zij en haar team ontdekten ook de plastic afbrekende enzymen in het speeksel van de wormen. Ze breken polyetheen af in een paar uur bij kamertemperatuur door zuurstof in te brengen in het koolstofskelet.

Enzymen uit insectenlarven spelen ook een grote rol bij de afbraak van die andere moeilijke plastic, PS. Microbioloog Chris Rinke van de Universiteit van Queensland in Australië werkt aan polystyreen. Zijn werkpaarden zijn keverlarven die hij Superworms noemt. Ze kauwen zich door PS en verdelen het in kleine stukjes, waarbij ze zuurstof toevoegen. Daarna gaan de plastic etende micro-organismen uit hun spijsverteringsorgaan aan het werk. Ook al heeft Rinke hen nog niet geïdentificeerd.

PVC

En dan zijn er nog plastics van de buitencategorie, zeer moeilijk af te breken, zoals PVC. Maar willen we die stof wel afbreken? Juist doordat de stof zo stabiel is, gebruiken we deze in materiaal dat niet afgebroken moet worden als rioolbuizen. Dat willen we toch, dat deze intact blijven? En ook al is het vinden van plastic etende micro-organismen die PVC kunnen verteren nog een heel eind weg, toch moeten we die vraag stellen. Sommige onderzoekers denken dat we op dit gebied nooit succes zullen hebben. Andy Pickford bijvoorbeeld, een moleculair biofysicus van de Universiteit van Portsmouth in Engeland. ‘Er zijn interessante waarnemingen geweest,’ zegt hij, ‘maar het zal heel moeilijk zijn, deze te ontwikkelen tot een industrieel proces.’ Volgens hem kunnen we onze aandacht beter richten op het maken van nieuwe, recyclebare plastics.

En toch melden onderzoekers de afbraak van moeilijke plastics als PS en PLA. Tenminste: ze hebben plastic etende micro-organismen gevonden die deze plastic kunnen aantasten. Moeilijk genoeg, maar nog altijd bij lange na geen industrieel proces. En Vanessa Vongsouthi, hoofd eiwitonderzoek en initiatiefnemer van Samsara Eco: ‘Er zal hier waarschijnlijk nooit een oplossing voor komen. We moeten werken aan slimme recycling, maar dan zijn er ook nog beleid, herontwerp van producten, hergebruik en zelfs helemaal stoppen… het is allemaal onderdeel van het grotere plaatje.’

Beleid

En beleid gaat een rol spelen, zij het voorlopig nog op bescheiden schaal. De Verenigde Naties werken aan het eerste wereldwijde plasticverontreinigingsverdrag. Vanaf 2024 gaat dit regels opleggen waardoor recycling gemakkelijker zou moeten worden. De Amerikaanse staten Washington en Californië, en de Europese Unie, bereiden wetgeving voor waardoor vanaf 2025, 25% van al het materiaal in plastic bakjes en flessen gerecycled moet zijn.

Maar dit is slechts een bescheiden begin. Zo lang nieuw plastic zo goedkoop blijft als nu, zal de markt maar één kant op trekken: eenmalig gebruik. Dus hoewel plastic etende micro-organismen een oplossing zouden kunnen vormen, moet de wereld er eerst van overtuigd worden dat hier een groot probleem ligt. Een probleem dat we moeten oplossen. Er zijn geen gemakkelijke uitwegen.

Interessant? Lees dan ook:
Microtechnologie
Plastic etende organismen
Micro-organismen die plasticvervuiling opruimen

(Visited 55 times, 1 visits today)

Plaats een reactie