Vědci našli v Alpách a Arktidě mikroby, které by mohly pomoci vyřešit problém znečištění plasty. Tyto mikroby jsou schopny trávit plasty při nízkých teplotách pouhých 15 stupňů Celsia. Objev by mohl vést k průlomu v recyklaci plastů.
Znečištění Země plasty je jedním z velkých problémů moderní doby. To je důvod, proč se vědci léta snaží najít, pěstovat nebo bioinženýrství mikrobů, které dokážou trávit plasty. Hledání a pěstování podobných mikroorganismů se stalo novým oborem podnikání. Dosud bylo nalezeno několik druhů užitečných pro tento účel, ale aby jejich enzymy fungovaly, je zapotřebí vysokých teplot – přesahujících 30 stupňů C. Potřeba zajistit teplo celý proces prodražuje a není uhlíkově neutrální.
Hledání mikrobů, jejichž enzymy rozkládají plasty i při nízkých teplotách, probíhá po celém světě. Aby je našli, vědci ze Švýcarského federálního institutu (WSL) cestovali do vysokých Alp a navštívili polární oblasti. Výpravy dopadly velmi slibně.
„Mikroorganismy odebrané z alpské a arktické půdy byly schopny rozložit biologicky rozložitelné plasty při 15 stupních C,“ říká hlavní autor studie Dr. Joel Rüthi z WSL. „Tyto organismy by mohly pomoci snížit náklady a ekologickou zátěž enzymatické recyklace plastů,“ argumentuje.
Překvapivé výsledky
Rüthi a jeho kolegové odebrali vzorky 19 kmenů bakterií a 15 hub rostoucích na volném nebo záměrně zakopaném plastu (který byl rok pod zemí). Vzorky pocházely ze Svalbardu v Grónsku a švýcarských Alp, konkrétně z vrcholu Muot da Barba Peider (2979 m n. m.). Izolované mikroby pak pěstovali v temné laboratoři při 15 stupních C. Vědci je identifikovali a našli 13 typů bakterií ze skupin Actinobacteria a Proteobacteria a 10 druhů hub ze skupin Ascomycota a Mucoromycota .
Vědci poté provedli testy, aby otestovali schopnost každého kmene trávit sterilní vzorky nebiodegradabilního polyethylenu (PE) a biodegradabilního polyesteru a polyuretanu (PUR). Byla také testována schopnost mikrobů trávit dvě komerčně dostupné biologicky odbouratelné směsi polybutylen adipát tereftalátu (PBAT) a kyseliny polymléčné (PLA).
Žádný z druhů nebyl schopen trávit PE ani po 126 dnech inkubace. Nicméně 56 procent kmeny, včetně jedenácti hub a osmi bakterií, byly schopny trávit PUR při 15 stupních C. Čtrnáct hub a tři bakterie degradovaly plasty PBAT a PLA. Nejmodernější testy potvrdily, že tyto kmeny byly schopny rozložit polymery PBAT a PLA na menší částice.
„Bylo pro nás velmi překvapivé, že velká část testovaných kmenů byla schopna degradovat alespoň jeden z testovaných plastů,“ říká Rüthi.
Nejlépe si vedly dva necharakterizované druhy hub rodů Neodevriesia a Lachnellula . Dokázali strávit všechny testované plasty kromě PE. Výsledky studie také ukázaly, že schopnost trávit plasty závisela na kultivačním médiu, přičemž každý kmen reagoval na každé ze čtyř testovacích médií odlišně.
Výzvy zůstávají
Jak si mikrobi vyvinuli schopnost trávit plasty? Vzhledem k tomu, že plasty existují teprve od 50. let 20. století, jejich schopnost degradace téměř jistě nebyla jejich původní vlastností.
„Mikroby produkují mnoho různých enzymů, které rozkládají polymery. Tyto látky se také podílejí na rozkladu buněčných stěn rostlin. Houby poškozující rostliny jsou často vynikající v biologickém rozkladu polyesterů. To vše kvůli jejich schopnosti produkovat kutinázy, které se zaměřují na plastové polymery kvůli jejich podobnosti s rostlinným polymerem, vysvětluje spoluautor studie Dr. Beat Frey z WSL.
Vzhledem k tomu, že Rüthi a jeho tým testovali trávení plastů pouze při 15 stupních C, zatím neznají optimální teplotu, při které budou fungovat enzymy produkované bakteriemi a plísněmi. „Víme však, že většina z nich může růst mezi 4 a 20 stupni C, s optimem kolem 15 stupňů C,“ říká Frey.