Wissenschaftler finden Pilze, die Plastik fressen können

12. Mai 2023

Matthew Agius ist Wissenschaftsjournalist für das Cosmos Magazine.

Forscher haben Pilze gefunden, die häufig verwendete Kunststoffe fressen, und versuchen nun, den Prozess auszuweiten.

Die in der Forschung untersuchten Pilze kommen in der Natur häufig vor – Aspergillus terreus, ein Bodenschimmel und Engyodontium album – und verfügen über spezielle Enzyme, die den Abbau von Kunststoff unterstützen.

Beide können Polypropylen abbauen, einen billigen und flexiblen Kunststoff, der zur Herstellung von Verpackungen, Autoteilen und Batterien verwendet wird und in anderen industriellen Fertigungen weit verbreitet ist.

Es ist unwahrscheinlich, dass die Verwendung von Kunststoffen, insbesondere in der Industrie, so schnell zum Erliegen kommt. Doch mit dem zunehmenden öffentlichen Bewusstsein für die Rolle von Kunststoffen bei der Verschmutzung des Ökosystems und als Endprodukt der Nutzung fossiler Öle steigt die Nachfrage nach weniger umweltschädlichen Materialien.

Um zu testen, ob ihre Pilze Plastik durchkauen würden, behandelten die Forscher Polypropylenproben mit Hitze, ultraviolettem Licht oder Fentons Reagenz (einer Lösung aus Wasserstoffperoxid und Eisen) vor.

Anschließend wurden die Proben in eine Petrischale mit einer Einzelkultur eines der beiden Pilze gegeben und 30 bzw. 90 Tage lang inkubiert.

Innerhalb eines Monats wurde ein Fünftel des Plastiks reduziert. Innerhalb von drei Monaten war mehr als ein Viertel verschwunden.

Ein weiteres Bakterium, das Plastik verdaut, könnte der Schlüssel zur Lösung eines alten Rätsels sein

Pilze haben jedoch kein Maul. Was ermöglicht es ihnen also, sich durch Kunststoffe zu „fressen“? Der im Labor in Sydney beobachtete Prozess läuft auf die einzigartigen Enzyme hinaus, die von jedem Pilz produziert werden und es ihnen ermöglichen, das Polypropylen in einfachere Moleküle zu zerlegen, die von den Pilzen aufgenommen werden können.

Es sind diese Enzyme, die im Rahmen des Experiments genau untersucht werden.

„Wir wollen sehen, wie effektiv diese Enzyme sind, die tatsächlich zum Abbau dieses Kunststoffs beitragen“, sagt Amira Farzana Samat, die die Experimente an der School of Chemical and Molecular Engineering der University of Sydney unter der Aufsicht von Professor Ali Abbas durchführte.

„Grundsätzlich gibt es viele Arten von Enzymen, die von Pilzen produziert werden können, aber wir konzentrieren uns auf dieses spezielle Laktaseenzym, von dem bekannt ist, dass es von vielen anderen Pilzarten produziert wird.“

Erste Hinweise deuten darauf hin, dass aus dem Pilzfraß Wasserstoff, Kohlendioxid und Methan sowie mikrokleine Plastikstücke entstehen.

Die Forschung von Samat und Abbas befindet sich derzeit im Labormaßstab, aber ihre ersten Ergebnisse lassen sie auf eine zukünftige Ausweitung des Prozesses hoffen.

In Zusammenarbeit mit dem Mykologie-Experten der Universität, um natürlich vorkommende, sicher zu verwendende Pilze für den Kunststoffabbau zu identifizieren, gibt es wahrscheinlich weitere potenzielle Kandidaten, die beim Zerkauen unerwünschter Materialien schneller oder effizienter arbeiten können.

„Wir sind nur noch wenige Schritte von der kommerziellen Umsetzung entfernt“, sagt Abbas.

„Dazu ist eine gewisse chemische Verfahrenstechnik erforderlich, und wir tun dies derzeit, um sicherzustellen, dass wir diesen Prozess auf eine Pilotanlage ausweiten können.“

Eine Frage, die durch ihre Experimente auch beantwortet werden könnte – und in kommerzielle Ergebnisse einfließen könnte – ist, ob die Pilze überhaupt benötigt werden. Wenn die von den Pilzen produzierten spezifischen Enzyme für den Verfall verantwortlich sind, könnte es möglich sein, diese Moleküle zu isolieren.

Samat warnt jedoch davor, dass ein solcher Schritt unbeabsichtigte Nachteile haben könnte, wenn andere Pilzeigenschaften den Abbauprozess unterstützen. Aus diesem Grund liegt ihr Fokus auf der Nutzung des gesamten biologischen Systems.

„Wir haben gesehen, dass die Verwendung ganzer Mikroben tatsächlich effektiver ist, weil wir wissen, dass nicht nur ein bestimmtes Enzym helfen kann. Andere Arten von Enzymen können das auch“, sagt Samat.

„Wir hatten noch keine komplette Versuchsanordnung, um alle Enzyme oder sekundären Metaboliten zu extrahieren, die von diesen Pilzen produziert werden können.

„Wenn wir, sagen wir, eines Tages in der Lage sind, alles zu bestimmen – alle Metaboliten oder Enzyme – und eines auszuwählen, das sich im Vergleich zu den anderen besonders besser abbauen lässt, könnte uns das vielleicht gelingen.“

„Aber im Moment geht es Ali und mir darum, den gesamten Mikroorganismus zu nutzen, um den Prozess zu vergrößern.“

Ursprünglich von Cosmos veröffentlicht, als Wissenschaftler Pilze finden, die Plastik fressen können

Es gab noch nie einen wichtigeren Zeitpunkt, um Fakten zu erklären, evidenzbasiertes Wissen zu schätzen und die neuesten wissenschaftlichen, technologischen und technischen Durchbrüche vorzustellen. Cosmos wird von der Royal Institution of Australia herausgegeben, einer Wohltätigkeitsorganisation, die es sich zum Ziel gesetzt hat, Menschen mit der Welt der Wissenschaft zu verbinden. Finanzielle Beiträge, egal wie groß oder klein, helfen uns, den Zugang zu vertrauenswürdigen wissenschaftlichen Informationen zu ermöglichen, und zwar zu einer Zeit, in der die Welt sie am meisten benötigt. Bitte unterstützen Sie uns noch heute mit einer Spende oder dem Erwerb eines Abonnements.