Plastic biologisch afbreken met schimmels

Polypropyleen is lange tijd het raadsel van de recycling geweest. Het is een veel voorkomende kunststof die wordt gebruikt voor een grote verscheidenheid aan producten, van verpakkingen en speelgoed tot meubilair en mode. Het is goed voor ongeveer 28 procent van het plastic afval in de wereld, maar slechts één procent daarvan wordt gerecycled.

Dankzij de inspanningen van onderzoekers van de Universiteit van Sydney heeft het weerbarstige polymeer zijn gelijke gevonden. In NPJ Materials Degradation publiceerden zij hun onderzoek waaruit blijkt dat twee veel voorkomende schimmelstammen in een laboratoriumexperiment in staat waren om polypropyleen met succes biologisch af te breken.

Aspergillus terreus en Engyodontium album, die doorgaans in de grond en op planten voorkomen, waren in staat om polypropyleen af te breken nadat het was voorbehandeld met UV-licht of warmte, waarbij het plastic na 30 dagen incubatie met 21 procent werd verminderd, en met 25-27 procent na 90 dagen.

De onderzoekers hopen dat hun methode ooit de enorme hoeveelheid plastic die het milieu vervuilt, kan verminderen en kan leiden tot een beter begrip van hoe plastic vervuiling onder bepaalde omstandigheden op natuurlijke wijze kan worden afgebroken.

Volgens de onderzoekers wordt polypropyleen zo weinig gerecycleerd vanwege zijn korte levensduur als verpakkingsmateriaal en omdat het vaak vervuild raakt door andere materialen en kunststoffen, waardoor nieuwe recyclingmethoden met minimale milieueffecten nodig zijn.

"Een grote vraag die ons resultaat heeft opgeroepen is – wat zijn de natuurlijk voorkomende omstandigheden die de afbraak van kunststoffen kunnen versnellen? Wij proberen de rol van biologische processen die door schimmels en andere micro-organismen worden aangeboden, verder te onderzoeken," aldus de onderzoekers.

Veelzijdig

Professor Dee Carter, een expert in mycologie (de studie van schimmels) in de School of Life and Environmental Sciences en co-auteur van de studie, zei: "Schimmels zijn ongelooflijk veelzijdig en staan erom bekend vrijwel alle substraten te kunnen afbreken. Deze superkracht is te danken aan hun productie van krachtige enzymen, die worden uitgescheiden en gebruikt om substraten af te breken tot eenvoudiger moleculen die de schimmelcellen vervolgens kunnen opnemen."

Carter: "Vaak zijn deze schimmels geëvolueerd om houtachtige materialen af te breken, maar dit vermogen kan worden gebruikt om andere substraten aan te vallen. Recente studies suggereren dat sommige schimmels zelfs sommige van de ‘forever chemicals’ zoals PFAS kunnen afbreken, maar het proces verloopt traag en wordt nog niet goed begrepen. Er zijn ook aanwijzingen dat de hoeveelheid plastic die zich in de oceaan ophoopt, kleiner is dan wat men zou verwachten op basis van productie- en verwijderingsniveaus, en er wordt gespeculeerd dat een deel van dit ‘ontbrekende’ plastic kan zijn afgebroken door zeeschimmels."

Hoe het proces werkte

Polypropyleen in verschillende vormen werd aanvankelijk behandeld met een van de drie afzonderlijke methoden: ultraviolet licht, warmte en Fentons reagens – een zure oplossing van waterstofperoxide en ijzerhoudend ijzer die vaak wordt gebruikt om verontreinigingen te oxideren.

In een petrischaaltje werden de schimmels afzonderlijk als afzonderlijke culturen aangebracht op behandeld polypropyleen. De geldigheid van de biodeterioratie werd vervolgens bevestigd door middel van microscopietechnieken. Hoewel het onderzoek niet evalueerde hoe het plastic door de schimmels werd afgebroken en of het werd gemetaboliseerd, hopen de onderzoekers verder onderzoek te doen om het type biochemische processen te bepalen dat plaatsvindt.

Toekomst

De onderzoekers zullen nu nagaan hoe de algemene efficiëntie bij de afbraak van polypropyleen kan worden verbeterd, alvorens investeringen te zoeken om de technologie op te schalen en een kleinschalig proefprototype te ontwikkelen voor commercialisering. Sinds de voltooiing van de studie heeft het team andere micro-organismen uit het mariene milieu geïsoleerd en een soortgelijk proces toegepast om plastic afval in zee af te breken.