Onderzoekers gebruiken bacteriën om mariene kunststoffen biologisch af te breken

Onze oceanen verdrinken in plastic. Elk jaar belandt er minstens 14 miljoen ton plastic in de oceaan, en plastic maakt nu ongeveer 80 procent uit van alle vervuiling van de zee. door 2050, zullen mariene plastics groter zijn geweest dan de totale hoeveelheid vis in de oceanen van de wereld. 

Een team van onderzoekers van de University of California Santa Barbara (UCSB) werkt aan een oplossing: de natuur gebruiken om biologisch afbreekbare kunststoffen te maken. 

"We zijn op zoek naar een bioplastic materiaal dat in de oceaan afbreekt", legt UCSB-marien microbioloog Alyson Santoro uit aan Marine Industry News. "Ons eerste doel is om het gebruik van deze materialen in vervangbare oceanografische sensoren te onderzoeken."

Oceanografische sensoren worden door bedrijven en onderzoeksinstituten in de oceaan ingezet om alles te monitoren, van de temperatuur en het zoutgehalte van de oceaan tot getijdenniveaus en het weer. Hoewel er elk jaar veel sensoren worden ingezet, is het voor bedrijven en instellingen over het algemeen kosteneffectiever om niet te proberen ze op te halen en in plaats daarvan nieuwe te maken. 

Santoro werkt samen met Melissa Omand van de Universiteit van Rhode Island, Anne Meyer van de Universiteit van Rochester en het bedrijf voor bioplastics Mangomaterialen om microben te onderzoeken waarvan is vastgesteld dat ze plastic afbreken.

"Organismen die het specifieke materiaal waarmee we werken afbreken - polyhydroxybutyraat of PHB - komen van nature voor in de oceaan", zegt Santoro (foto links).

"Dit materiaal is anders dan de meeste op aardolie gebaseerde kunststoffen, omdat het een materiaal is dat sommige bacteriën van nature maken als een manier om energie op te slaan. Evenzo hebben sommige bacteriën een manier ontwikkeld om hetzelfde materiaal als voedsel- en energiebron af te breken."

Hoewel kunststoffen die als "biologisch afbreekbaar" worden aangemerkt, op de massamarkt verkrijgbaar zijn, zijn ze ontworpen om bij relatief hoge temperaturen in industriële composteerinstallaties te worden afgebroken. 

"Het grootste deel van de oceaan is ongeveer 4ºC en die materialen kunnen daar tientallen jaren of langer blijven bestaan", zegt Santoro. "Dus we onderzoeken het gebruik van PHB in combinatie met natuurlijk voorkomende bacteriën die PHB afbreken om een ​​materiaal te ontwerpen dat echt biologisch afbreekbaar is in de oceaan."

Het project wordt gezien als een primeur. “Sommige onderzoekers hebben met succes enzymen ingebed in sommige plastic materialen om hun afbraak te verbeteren, maar dit is alleen getest in terrestrische omgevingen. Voor zover ik weet, zijn we de eersten die dit specifiek voor maritieme toepassingen onderzoeken”, zegt Santoro.

Hoewel Santoro erop wijst dat oceanografische instrumenten en sensoren een "verdwijnend klein" deel van het algehele probleem van plasticvervuiling vertegenwoordigen, zegt ze dat het zinvol is om deze gemeenschappen te targeten om "early adopters" van biologisch afbreekbare opties te worden. "We hopen dat de technologie ook andere industrieën zal doordringen."

De universitair hoofddocent van de UCSB zegt dat ze er zeker van is dat haar team verschillende materialen kan ontwikkelen die echt biologisch afbreekbaar zijn in de oceaan. "De uitdaging op dit moment is het vinden van de juiste toepassingen, waarbij de vereiste duurzaamheid van het product in overeenstemming is met de levensduur van het materiaal en waar fabrikanten het zich kunnen veroorloven een beetje extra te betalen voor een biologisch afbreekbare optie."

Santoro en haar team hebben tot nu toe een "Fase I"-beurs gekregen, die een jaar loopt en in oktober afloopt. “In dit stadium is het meer een haalbaarheidsstudie. Als we erin slagen een Fase II-award te krijgen, zullen we de komende 3-5 jaar doorgaan met meer bruikbare producten”, zegt ze.

Hoewel het opwindend is om je voor te stellen dat microben onschadelijk mariene plastics afbreken, verduidelijkt Santoro dat deze bevindingen in de eerste plaats geen alternatief vormen voor het verminderen van afval.

“Ik denk dat [dit project] slechts één onderdeel is van wat een meervoudige aanpak moet zijn; een die idealiter zou betekenen dat er om te beginnen minder plastic wordt gebruikt”, zegt ze.