Schimmel breekt oceaanplastic af

De schimmel Parengyodontium album leeft samen met andere micro-organismen in dunne laagjes op plasticafval in de oceaan. Mariene microbiologen van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) ontdekten dat de schimmel in staat is om deeltjes van het plastic polyethyleen (PE) af te breken. PE is van alle soorten plastic de meest voorkomende in de oceaan. De onderzoekers van het NIOZ werkten samen met collega’s van de Universiteit Utrecht, de stichting Ocean Cleanup en onderzoeksinstituten in Parijs, Kopenhagen en St. Gallen, Zwitserland. Deze schimmel schaart zich in een erg kort rijtje van plastic-afbrekende zeeschimmels, tot op heden zijn er pas vier soorten met deze eigenschap gevonden. Van een groter aantal bacteriën is al wel bekend dat ze plastic kunnen afbreken.

Afbraakproces nauwkeurig volgen

De onderzoekers gingen op zoek naar de plastic-afbrekende microben in de gyre in de Noordelijke Stille Oceaan, een ringvormige zeestroming waarbinnen het water bijna stilstaat. Uit het verzamelde plasticafval isoleerden ze de zeeschimmel, door hem in het laboratorium te kweken op speciaal plastic dat gelabelde koolstof bevat. Hoofdonderzoeker Annika Vaksmaa van het NIOZ legt uit: "Deze zogenaamde 13C-isotopen blijven traceerbaar in de voedselketen. Het is als een label waarmee we kunnen volgen waar de koolstof naartoe gaat. Vervolgens kunnen we het traceren in de afbraakproducten."

Vaksmaa is enthousiast over de nieuwe vondst: "Wat dit onderzoek wetenschappelijk interessant maakt, is dat we het afbraakproces kunnen kwantificeren.” In het laboratorium zagen Vaksmaa en haar collega’s dat P. Album het plastic PE afbrak met een snelheid van 0,05 procent per dag. “Bij het afbreken van PE komt koolstof vrij, maar onze metingen laten zien dat de schimmel daar zelf maar weinig van gebruikt. Het merendeel wordt door de schimmel omgezet naar CO₂ en vervolgens weer uitgestoten.” CO₂ is natuurlijk een broeikasgas, maar de hoeveelheid die de schimmel uitstoot is maar heel klein, vergelijkbaar met wat mensen uitademen. Er wordt dus geen nieuw probleem gecreëerd door de afbraak van plastic.

Alleen onder invloed van UV

De aanwezigheid van zonlicht is essentieel voor de schimmel om PE als energiebron te gebruiken, ontdekten de onderzoekers. Vaksmaa: "In het lab breekt P. album alleen PE af dat in elk geval voor een korte tijd is blootgesteld aan UV-licht. Dat betekent dat de schimmel in de oceaan alleen plastic kan afbreken als dat eerst dicht onder het oppervlak drijft. Het was al bekend dat UV-licht plastic zelf mechanisch afbreekt, maar onze resultaten laten zien dat dat op zijn beurt de biologische plasticafbraak door zeeschimmels makkelijker maakt."

Andere schimmels vinden

Omdat een grote hoeveelheid kunststoffen in de zee al naar diepere lagen zinkt voordat het aan zonlicht wordt blootgesteld, zal P. album niet in staat zijn om ze allemaal af te breken. Vaksmaa verwacht dat er andere, nog onbekende, schimmels zijn die plastic afbreken, dieper in de oceaan. "Zeeschimmels kunnen complexe materialen van koolstof afbreken. Er zijn talloze zeeschimmels, dus het is waarschijnlijk dat naast de vier tot nu toe geïdentificeerde soorten ook andere zeeschimmels plastic afbreken. Er is nog veel wat we niet weten over hoe plasticafbraak in diepere lagen plaatsvindt", zegt Vaksmaa.

Plasticsoep

Het is dringend nodig om organismen te vinden die plastic afbreken. Elk jaar produceert de mens meer dan 400 miljard kilo plastic en de verwachting is dat dit tegen het jaar 2060 minstens verdrievoudigd zal zijn. Veel van het plastic afval komt in zee terecht: van de polen tot de tropen drijft het rond in het oppervlaktewater, bereikt grotere diepten in zee en komt uiteindelijk ook op de zeebodem. Vaksmaa: "Grote hoeveelheden plastic komen terecht in subtropische gyres. Als het plastic die gyres eenmaal heeft bereikt, komt het vast te zitten. Zo'n tachtig miljoen kilo drijvend plastic heeft zich alleen al opgehoopt in de North Pacific Subtropical Gyre in de Stille Oceaan, slechts één van de zes grote gyres wereldwijd."

Meer informatie

• Het artikel Biodegradation of polyethylene by the marine fungus Parengyodontium album werd gepubliceerd in Science of the Total Environment in mei 2024.

Tekst: Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ)
Foto's: Naja Berthold Jansen, Unsplash; Annika Vaksmaa, NIOZ