Plasticvervuiling is een van de meest urgente milieuproblemen van onze tijd geworden. Nu miljoenen tonnen plastic afval zich elk jaar ophopen in oceanen, op het land en op stortplaatsen, is de zoektocht naar duurzame oplossingen urgenter dan ooit.
Geconfronteerd met dit probleem heeft een verrassende ontdekking de aandacht van wetenschappers en het publiek getrokken: bepaalde paddenstoelen hebben het vermogen om plastic te ‘eten’. Dit artikel onderzoekt deze potentiële baanbrekende oplossing, waarbij huidig wetenschappelijk onderzoek, uitdagingen en mogelijke toekomstige toepassingen gedetailleerd worden beschreven.
Bron : https://www.actu-environnement.com/ae/news/deux-nouvelles-etudes-prence-plastique-oceans-31174.php4
1. De verwoestende impact van plastic op het milieu
De mondiale plasticproductie bedraagt meer dan 400 miljoen ton per jaar, en het merendeel van deze plastics eindigt na vaak kortstondig gebruik als afval.
Het duurt vanwege hun chemische samenstelling eeuwen voordat kunststoffen op natuurlijke wijze zijn afgebroken, wat leidt tot een enorme ophoping van plastic afval in het milieu. De oceanen bevatten tegenwoordig bijvoorbeeld meer dan 150 miljoen ton plastic, waardoor ‘eilanden’ van drijvend afval ontstaan, zoals de beruchte ‘Great Pacific Garbage Patch’.
Kunststoffen worden in de natuur niet volledig afgebroken; ze fragmenteren in microplastics, kleine deeltjes die ecosystemen en de voedselketen infiltreren.
Deze microplastics zijn aangetroffen in vis, schaaldieren en zelfs drinkwater. Ze vormen niet alleen een gevaar voor wilde dieren, die ze per ongeluk kunnen binnenkrijgen, maar ook voor de menselijke gezondheid.
2. Paddestoelen: krachtige natuurlijke afbrekers
Schimmels spelen een cruciale rol in natuurlijke ecosystemen als afbrekers. In tegenstelling tot planten, die gebruik maken van fotosynthese, breken schimmels organisch materiaal af met behulp van enzymen die ze in hun omgeving afscheiden. Dit proces recycleert essentiële voedingsstoffen in de bodem. Maar onlangs hebben onderzoekers ontdekt dat bepaalde schimmels veel hardere materialen, waaronder plastic, kunnen afbreken. (Khan, S., et al. (2017). “Biodegradatie van polyesterpolyurethaan door Aspergillus tubingensis.” Environmental Pollution, 225, 469-480)
Deze afbraakschimmels produceren enzymen zoals peroxidasen en laccases, die de lange polymeerketens in kunststoffen kunnen afbreken. Dit proces is vergelijkbaar met het proces dat ze gebruiken om complexe materialen zoals hout af te breken.
Dit unieke vermogen heeft aanzienlijke belangstelling gewekt bij de wetenschappelijke gemeenschap, die deze schimmels wil benutten om plastic afval te verwerken.
3. Plasticetende paddenstoelen: een revolutionaire oplossing?
Twee soorten schimmels hebben vooral de aandacht getrokken vanwege hun vermogen om plastic af te breken: Pestalotiopsis microspora en Aspergillus tubingensis.
-
Pestalotiopsis microspora: Deze schimmel, oorspronkelijk ontdekt in het regenwoud van Ecuador, heeft het unieke vermogen om polyurethaan af te breken, een soort plastic dat veel wordt gebruikt in producten variërend van kleding tot koelkasten. Onderzoekers van de Universiteit van Yale, die studies uitvoerden naar Pestalotiopsis microspora, ontdekten dat deze schimmel niet alleen polyurethaan kon afbreken in afwezigheid van zuurstof, maar het ook kon omzetten in biomassa. waardoor het een potentiële oplossing is voor anaerobe stortplaatsen.
-
Aspergillus tubingensis: Aspergillus tubingensis werd ontdekt op een stortplaats in Pakistan en bleek in staat te zijn polyester in slechts enkele weken afbreken. Deze schimmel werkt door enzymen af te scheiden die de chemische bindingen in plastic verbreken, waardoor de afbraak ervan wordt vergemakkelijkt. Onderzoek door wetenschappers van het Kunming Institute of Botany toonde aan dat dit proces versneld kon worden door het aanpassen van omgevingscondities, zoals pH en temperatuur.
4. Hoe werkt het plasticafbraakproces door schimmels?
Het proces van plasticafbraak door schimmels is gebaseerd op enzymatische activiteit. Schimmels scheiden enzymen af, zoals hydrolasen, die plastic polymeren afbreken tot kleinere monomeren. Dit zijn de belangrijkste stappen van het proces:
-
Hydrolyse: schimmelenzymen vallen esterbindingen in plastic polymeren aan, waardoor lange, complexe ketens in kleinere, oplosbare eenheden worden afgebroken.
-
Biodegradatie: Zodra polymeren zijn afgebroken tot monomeren, gebruiken schimmels ze als een bron van koolstof en energie. Dit proces breekt niet alleen plastic af, maar zet het ook om in biomassa en andere organische verbindingen.
Uit onderzoek is gebleken dat bepaalde soorten paddenstoelen het gewicht aan plastic afval in slechts enkele weken met 40-60% kunnen verminderen. De snelheid van de ontbinding hangt echter van veel factoren af, zoals het type plastic, de enzymconcentratie en omgevingsomstandigheden zoals temperatuur en vochtigheid.
5. Praktische toepassingen en toekomstig potentieel
Het gebruik van plasticetende paddenstoelen heeft een enorm potentieel voor afvalbeheer. Onder de praktische toepassingen kunnen we noemen:
-
Bioremediatie van stortplaatsen: Paddestoelen kunnen worden gebruikt om plastic afval op stortplaatsen te behandelen, waardoor hun volume en het risico op milieuverontreiniging worden verminderd.
-
Afvalwaterzuiveringssystemen: Schimmels kunnen worden geïntegreerd in afvalwaterzuiveringssystemen om microplastics af te breken, waardoor de plasticvervuiling in waterwegen en oceanen wordt verminderd.
-
Duurzame productie: Door schimmels te benutten om plastic afbrekende enzymen te produceren, kan het mogelijk zijn plastic materialen te ontwikkelen die gemakkelijker biologisch afbreekbaar zijn.
Biotech-startups, zoals Biohm in het Verenigd Koninkrijk en Fungi Mutarium in Oostenrijk, werken al aan commerciële toepassingen van schimmels voor de afbraak van plastic en de ontwikkeling van duurzame materialen. Er zijn echter nog veel uitdagingen die moeten worden overwonnen bij grootschalige implementatie.
6. De uitdagingen en beperkingen van het gebruik van plasticetende paddenstoelen
Hoewel veelbelovend, brengen plasticetende schimmels aanzienlijke beperkingen en uitdagingen met zich mee:
-
Specifieke groeiomstandigheden: Schimmels vereisen specifieke groeiomstandigheden, zoals optimale pH- en vochtigheidsniveaus, die moeilijk op grote schaal te reproduceren kunnen zijn.
-
Variabele afbraaksnelheid: Niet alle soorten plastic worden even gemakkelijk afgebroken door schimmels. Kunststoffen met een hoge dichtheid, zoals polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE), zijn bijvoorbeeld sterker dan kunststoffen met een lage dichtheid.
-
Potentiële gevolgen voor het milieu: het introduceren van afbraakschimmels in ongecontroleerde omgevingen kan onvoorziene effecten hebben op lokale ecosystemen.
Ondanks deze uitdagingen kunnen voortgezet onderzoek en technologische verbeteringen deze obstakels helpen overwinnen. Paddestoelen bieden een potentiële biologische oplossing voor de mondiale plasticcrisis, maar ze mogen alleen worden gezien als onderdeel van een bredere, geïntegreerde aanpak van het beheer van plastic afval.
7. Conclusie: Paddenstoelen, een hoop op een plasticvrije toekomst?
Plasticetende paddenstoelen vertegenwoordigen een innovatieve en natuurlijke aanpak om de wereldwijde plasticafvalcrisis aan te pakken. Door complexe plastic polymeren af te breken in hun basiscomponenten kunnen deze schimmels een duurzame oplossing bieden voor afvalbeheer en bioremediatie. Het grootschalige gebruik ervan vereist echter verder onderzoek, testen en technologische ontwikkeling.
Het is essentieel om natuurlijke oplossingen zoals paddenstoelen te blijven onderzoeken en tegelijkertijd strategieën voor plasticreductie, hergebruik en recycling te integreren. Met de toegenomen samenwerking tussen wetenschappers, overheden en bedrijven is het mogelijk te hopen op een toekomst waarin kunststoffen niet langer een last voor onze planeet vormen.
