Biotenside können eine umweltfreundliche Lösung zur Bekämpfung von Ölverschmutzungen bieten

Können Biotenside den mikrobiologischen Ölabbau im Meerwasser der Nordsee erhöhen? Ein internationales Forschungsteam der Universitäten Stuttgart und Tübingen ist dieser Frage gemeinsam mit der China West Normal University und der University of Georgia nachgegangen und hat das Potenzial für eine effektivere und umweltfreundlichere Reaktion auf Ölverschmutzungen aufgezeigt. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht ACS ES&T Wasser.

Schätzungen zufolge gelangen jährlich weltweit etwa 1.500 Millionen Liter Öl in die Ozeane. Dies führt zu einer weltweit erheblichen Umweltverschmutzung, da Öl gefährliche Verbindungen wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe enthält, die toxische oder mutagene Wirkungen auf Organismen haben können. Besonders verheerend sind Ölverschmutzungen, vor allem solche, die katastrophal sind und zur schnellen Freisetzung großer Ölmengen in die Ozeane führen, wie z. B. Tankerunfälle oder Vorfälle auf Ölbohrplattformen wie der Deepwater Horizon im Jahr 2010.

Bei solchen Ölunfällen werden routinemäßig große Mengen chemischer Dispergiermittel eingesetzt, die je nach Ölmenge mehrere Millionen Liter betragen, um Ölteppiche aufzulösen, zu verhindern, dass Öl die Küsten erreicht, und die Ölverteilung im Wasser zu verbessern. Es besteht die Hoffnung, dass dadurch der mikrobielle Ölabbau gefördert wird. Denn spezielle, in der Natur weit verbreitete Mikroorganismen können sich von Rohölbestandteilen ernähren und diese in unschädliche Stoffe zerlegen. Diese besondere Fähigkeit der Mikroben reinigt auf natürliche Weise ölverschmutzte Bereiche.

„In einer 2015 veröffentlichten Studie aus den USA haben wir gezeigt, dass chemische Dispergiermittel im Tiefseewasser aus dem Golf von Mexiko entgegen aller Erwartungen den mikrobiellen Ölabbau verlangsamen können“, sagt Prof. Sara Kleindienst, die bis 2022 an der Universität Tübingen arbeitete und jetzt an der Universität Stuttgart arbeitet. „Seitdem steht das Thema im Mittelpunkt kontroverser Diskussionen und es gibt noch immer keine einfache Antwort darauf, wie Ölverschmutzungen effektiver bekämpft werden können“, sagt Prof. Sara Kleindienst.

Auf der Suche nach umweltfreundlicheren Methoden zur Bekämpfung von Ölverschmutzungen könnten Biotenside eine vielversprechende Alternative zu chemischen Dispergiermitteln darstellen. Biotenside werden von Mikroorganismen produziert und können die Bioverfügbarkeit von Ölbestandteilen erhöhen. Dies kann somit den mikrobiellen Ölabbau fördern, der für die Reinigung entscheidend ist.

Experimente mit Meerwasser aus der Nordsee

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Umweltmikrobiologin Professorin Sara Kleindienst, des Geomikrobiologen Professor Andreas Kappler (Universität Tübingen) und der Biogeochemikerin Professorin Samantha Joye (University of Georgia) verglich die Wirkung von Biotensiden und chemischen Dispergiermitteln.

Im Labor der Universität Tübingen simulierten die Forscher die Bedingungen einer Ölkatastrophe. Für ihr Experiment entnahmen sie über 100 Liter Oberflächenwasser aus der Nordsee nahe der Insel Helgoland. Das Meerwasser wurde entweder mit dem Biotensid Rhamnolipid oder einem Dispergiermittel (entweder Corexit 9500 oder Slickgone NS) behandelt, sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit von Öl. Das Forschungsteam nutzte radioaktive Marker, um den Abbau des Öls durch die Mikroorganismen detailliert zu verfolgen.

„Unsere Untersuchungen mit radioaktiv markierten Kohlenwasserstoffen oder einer radioaktiv markierten Aminosäure zeigten, dass die höchsten Raten der mikrobiellen Kohlenwasserstoffoxidation und Proteinsynthese in den mit Rhamnolipid behandelten Ölmikrokosmen auftraten“, sagt Prof. Lu Lu, der zuvor an der Universität Tübingen arbeitete und jetzt an der China West Normal University arbeitet.

Auch die Auswirkungen auf die Zusammensetzung mikrobieller Gemeinschaften unterschieden sich deutlich zwischen den Ansätzen, bei denen Biotenside im Vergleich zu chemischen Dispergiermitteln verwendet wurden. „Dieses Ergebnis legt nahe, dass der Einsatz von Biotensiden verschiedene mikrobielle Ölabbauer stimulieren kann, sowohl hinsichtlich des Wachstums als auch der Aktivität, was wiederum den Reinigungsprozess nach Ölverschmutzungen beeinflussen kann“, sagt Prof. Lu Lu.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Biotenside ein großes Potenzial für den Einsatz bei künftigen Ölverschmutzungen in der Nordsee oder ähnlichen nährstoffreichen Meereslebensräumen haben“, fügt Prof. Sara Kleindienst hinzu. „Eine visionäre Fortsetzung unserer Arbeit wäre die Entwicklung von Produkten auf Basis von Biotensiden, die sowohl wirksame als auch umweltfreundliche Ansätze zur Bekämpfung von Ölverschmutzungen bieten.“