Die Verschmutzung der Meere durch Plastik ist ein massives Umweltproblem. Plastiksmog von geschätzten 170 Billionen Partikeln, die in den Weltmeeren schwimmen. Dies unterstreicht, wie dringend wir Strategien zur Eindämmung dieser Umweltkrise entwickeln müssen.
Wir wissen, dass einige Mikroben bestimmte Kunststoffeaber unser neue Studie findet keinen klaren Zusammenhang zwischen dem Ausmaß der Plastikverschmutzung und der Produktion von Plastik abbauenden Enzymen durch Meeresmikroorganismen.
Um dieses Problem zu lösen, müssen wir die unterschiedlichen Eigenschaften und Umweltauswirkungen verschiedener Kunststoffarten verstehen.
Die meisten Kunststoffe sind nicht abbaubar
Es gibt vier Haupttypen von Kunststoffen: biologisch abbaubar, biobasiert, fossilbasiert und nicht biologisch abbaubar. Die Begriffe können verwirrend sein und zu Missverständnissen hinsichtlich ihrer Umweltauswirkungen führen.
Biologisch abbaubare Kunststoffe können durch die Einwirkung lebender Organismen wie Bakterien auf natürliche Weise abgebaut werden. Sie werden aus erneuerbaren Quellen wie Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt und verbleiben nicht lange in der Umwelt. Beispiele für biologisch abbaubare Kunststoffe sind Polycaprolacton (PCL), Polymilchsäure (PLA) und Polyhydroxybutyrat (PHB).
Biobasierte Kunststoffe werden ebenfalls aus natürlichen Materialien wie Pflanzen gewonnen. Zu diesen Kunststoffen gehört Polyethylenterephthalat (PET), das häufig für Kleidung und Behälter für Flüssigkeiten und Lebensmittel verwendet wird. Obwohl PET aus erneuerbaren Quellen hergestellt werden kann, wird der Großteil seiner Produktion aus fossilen Brennstoffen gewonnen.
Fossile Kunststoffe werden aus Öl und Gas hergestellt. Dazu gehören gängige Typen wie Polyethylen (PE), das für Einwegverpackungen für Lebensmittel verwendet wird, und Polyvinylchlorid (PVC), das häufig für Wasserrohre und Kabelisolierungen verwendet wird.
Diese Kunststoffe sind im Allgemeinen nicht biologisch abbaubar. Sie zersetzen sich nicht auf natürliche Weise und können jahrhundertelang in der Umwelt verbleiben und erheblich zur Umweltverschmutzung und zur globalen Erwärmung beitragen.
PE ist die hergestellte Kunststoffart weltweit. Sie macht 103,9 Millionen Tonnen (Mio. t) pro Jahr aus, gefolgt von PET (65,4 Mio. t) und PVC (50,5 Mio. t). Weltweit werden jedoch nur 9 % aller Kunststoffabfälle recycelt.
Entsprechend Kunststoffe Neuseelandwerden Begriffe wie „Biokunststoff“, „Biopolymer“, „biobasiert“ und „biologisch abbaubar“ synonym verwendet, obwohl sie völlig unterschiedliche Dinge bedeuten.
Ozeanmikroben können Plastik nicht abbauen
Unsere Studie analysierte genetische Informationen von Mikroorganismen im Ozean anhand von Daten aus Hunderten von Wasserproben bei Expeditionen gesammelt.
Dadurch erhielten wir Einblicke in die Gene, die Meeresbakterien zur Herstellung von Enzymen verwenden, darunter auch jenes, das sie zum Abbau bestimmter Kunststoffe verwenden. Wir können dann jederzeit verfolgen, welche Enzyme diese Mikroben verwenden.
Die Idee dahinter ist, dass marine Mikroorganismen, wenn sie Kunststoffe abbauen, die dazu in der Lage sind, Enzyme produzieren müssen. Wenn Mikroben also Kunststoffe in unseren Ozeanen biologisch abbauen, sollten Orte mit stärkerer Kunststoffverschmutzung höhere Konzentrationen von Enzymen für den Kunststoffabbau aufweisen.
Unsere Studie konnte keinen eindeutigen globalen Zusammenhang zwischen der Plastikverschmutzung der Ozeane und den Enzymen feststellen, die von Meeresmikroben zur Zersetzung von Plastik produziert werden. Dies deutet darauf hin, dass das Mikrobiom der Ozeane keine effizienten Mechanismen entwickelt hat, um verschiedene Plastikarten abzubauen.
Dafür gibt es mehrere Gründe. Kunststoffe sind sehr unterschiedlich und komplex. Jeder Kunststofftyp hat seine eigene Struktur und Eigenschaften, und Mikroben hatten möglicherweise nicht genug Zeit oder Druck, um für jeden Typ spezielle Enzyme zu entwickeln.
Auch Umweltbedingungen wie Temperatur, Strömung und Nährstoffverfügbarkeit könnten den mikrobiellen Abbau von Plastik beeinflussen.
Insgesamt deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass sich das globale Mikrobiom der Ozeane noch nicht so weit entwickelt hat, dass es die vielen Arten von Plastikverschmutzung, die die marinen Ökosysteme plagen, effizient abbauen kann. Dies unterstreicht die anhaltende Gefahr, die die Plastikverschmutzung für die Meeresumwelt darstellt.
Die Entwicklung von Lösungen wird vermutlich eine drastische Reduzierung des neuen Plastikmülls, die Bergung des vorhandenen Plastiks aus den Ozeanen und die Umstellung auf biologisch abbaubare Kunststoffarten erfordern.
Auch wenn dies aus Sicht der Umweltsanierung enttäuschend ist, bestätigt der Mangel an großflächigem mikrobieller Zersetzung von Plastik die Haltbarkeit synthetischer Polymere und unterstreicht die enorme Herausforderung, vor der wir bei der Säuberung der Ozeane stehen.
Mehr Informationen:
Victor Gambarini et al., Uncoupled: Untersuchung des fehlenden Zusammenhangs zwischen der Transkription mutmaßlich plastikabbauender Gene im globalen Ozeanmikrobiom und der Meeresverschmutzung durch Plastik. Umweltmikrobiom (2024). DOI: 10.1186/s40793-024-00575-4
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