Forscher verwenden Bakterien, um Meereskunststoffe biologisch abzubauen

Unsere Ozeane ertrinken in Plastik. Mindestens 14 Millionen Tonnen Plastik landen jedes Jahr im Meer, und Plastik macht mittlerweile etwa 80 Prozent der gesamten Meeresverschmutzung aus. Durch 2050, wird Plastik aus dem Meer die Gesamtmasse der Fische in den Weltmeeren überwogen haben. 

Ein Forscherteam der University of California Santa Barbara (UCSB) arbeitet an einer Lösung: die Nutzung der Natur zur Herstellung biologisch abbaubarer Kunststoffe. 

„Wir versuchen, ein Biokunststoffmaterial herzustellen, das im Ozean abgebaut wird“, erklärt die Meeresmikrobiologin Alyson Santoro von der UCSB Marine Industry News. „Unser ursprüngliches Ziel ist es, die Verwendung dieser Materialien in ozeanografischen Verbrauchssensoren zu untersuchen.“

Ozeanografische Sensoren werden von Unternehmen und Forschungsinstituten im Ozean eingesetzt, um alles zu überwachen, von Meerestemperatur und Salzgehalt bis hin zu Gezeiten und Wetter. Obwohl jedes Jahr viele Sensoren eingesetzt werden, ist es für Unternehmen und Institutionen im Allgemeinen kostengünstiger, nicht zu versuchen, sie wiederzubeschaffen und stattdessen neue herzustellen. 

Santoro arbeitet mit Melissa Omand von der University of Rhode Island, Anne Meyer von der University of Rochester und dem Biokunststoffunternehmen zusammen Mango-Materialien um Mikroben zu untersuchen, von denen festgestellt wurde, dass sie Kunststoffe abbauen.

„Organismen, die das spezifische Material, mit dem wir arbeiten – Polyhydroxybutyrat oder PHB – abbauen, kommen natürlich im Ozean vor“, sagt Santoro (Bild links).

„Dieses Material unterscheidet sich von den meisten erdölbasierten Kunststoffen darin, dass es ein Material ist, das einige Bakterien auf natürliche Weise herstellen, um Energie zu speichern. In ähnlicher Weise haben einige Bakterien einen Weg entwickelt, dasselbe Material als Nahrungs- und Energiequelle abzubauen.“

Als „biologisch abbaubar“ bezeichnete Kunststoffe sind zwar auf dem Massenmarkt erhältlich, sie sind jedoch darauf ausgelegt, sich bei relativ hohen Temperaturen in industriellen Kompostierungsanlagen zu zersetzen. 

"Der größte Teil des Ozeans hat eine Temperatur von etwa 4 ° C, und diese Materialien können dort Jahrzehnte oder länger bestehen bleiben", sagt Santoro. „Deshalb untersuchen wir die Verwendung von PHB in Verbindung mit natürlich vorkommenden Bakterien, die PHB abbauen, um ein Material zu entwickeln, das im Ozean wirklich biologisch abbaubar ist.“

Das Projekt versteht sich als Premiere. „Einige Forscher haben erfolgreich Enzyme in einige Kunststoffmaterialien eingebettet, um deren Abbau zu verbessern, aber dies wurde nur in terrestrischen Umgebungen getestet. Soweit ich weiß, sind wir die ersten, die dies speziell für marine Anwendungen erforschen“, sagt Santoro.

Während Santoro darauf hinweist, dass ozeanografische Instrumente und Sensoren einen „verschwindend kleinen“ Teil des gesamten Plastikverschmutzungsproblems darstellen, sagt sie, dass es sinnvoll ist, diese Gemeinschaften anzusprechen, um „frühe Anwender“ von biologisch abbaubaren Optionen zu werden. „Wir hoffen, dass die Technologie auch andere Branchen durchdringt.“

Die außerordentliche Professorin der UCSB ist zuversichtlich, dass ihr Team mehrere verschiedene Materialien entwickeln kann, die im Ozean wirklich biologisch abbaubar sind. „Die Herausforderung besteht derzeit darin, die richtigen Anwendungen zu finden, bei denen die erforderliche Lebensdauer des Produkts mit der Lebensdauer des Materials übereinstimmt und sich die Hersteller leisten können, etwas mehr für eine biologisch abbaubare Option zu zahlen.“

Santoro und ihr Team haben sich bisher ein „Phase I“-Stipendium gesichert, das ein Jahr lang läuft und im Oktober endet. „Zum jetzigen Zeitpunkt handelt es sich eher um eine Machbarkeitsstudie. Wenn es uns gelingt, eine Phase-II-Auszeichnung zu erhalten, werden wir in den folgenden 3-5 Jahren weitere brauchbare Produkte entwickeln“, sagt sie.

Während es aufregend ist, sich vorzustellen, dass Mikroben Meereskunststoffe harmlos abbauen, stellt Santoro klar, dass diese Ergebnisse keine Alternative zur Reduzierung von Abfällen darstellen.

„Ich denke, [dieses Projekt] ist nur ein Teil dessen, was ein mehrgleisiger Ansatz sein muss; eine, die idealerweise darin besteht, zunächst weniger Plastik zu verwenden“, sagt sie.