Forscher weisen erstmals Abbau von Kunststoff durch Bodenorganismen nach

    27. Juli 2018, 17:27
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    Analysen zeigen, dass Mikroorganismen das Polymer PBAT umwandeln

    Wien – Wer zur richtigen Zeit im Jahr in Spargelfeldern unterwegs ist, dem werden die zahlreichen bodenbedeckenden Mulchfolien auffallen. Die üblicherweise aus nicht abbaubaren Materialien bestehenden Abdeckungen gaben zwar einige Umweltvorteile, allerdings auch einen großen Nachteil: Teile davon wandern unter die Erde und bleiben dort oft lange erhalten. Doch es gibt Alternativen: Aus einem speziellen Polymer bestehende Folien können von Bodenmikroorganismen weitgehend abgebaut werden, wie nun internationale Wissenschafter nachgewiesen haben.

    Plastikfolien werden seit den 1960 Jahren zum "Mulchen" verwendet. Durch das Bedecken des Bodens wird eine bessere Verteilung Feuchtigkeit erreicht. Außerdem sorgen die Folien für eine langsamere Verdunstung aus dem Boden. Überdies schützt sie vor Unkraut und Schadinsekten und mildert das Abkühlen des Bodens. Das begünstigt das Pflanzenwachstum und senkt den Wasser-, Pestizid- und Düngemittelverbrauch.

    Schädliche Polyethylen-Anreicherung

    Laut Schätzungen wurden 2016 rund zwei Millionen Tonnen solcher Mulchfilme in der gesamten Landwirtschaft eingesetzt. Das Ausrollen der üblicherweise aus dem nicht-abbaubarem Polyethylen (PE) hergestellten Abdeckungen birgt allerdings das Risiko, dass sich Kunststoff in der Erde anreichert, wenn das Plastik nicht vollständig wieder aus der Erde entfernt wird. Selbst wenn nur ein kleiner Teil davon zurückbleibt, schädigt das die Böden und damit die gesamte Umwelt.

    Abhilfe könnten hier Folien schaffen, von denen angenommen wird, dass sie biologisch abbaubar sind. Ein Kandidat dafür ist das Polymer PBAT (Polybutylenadipat-terephthalat). Was mit dem Kohlenstoff aus dem Material tatsächlich passiert, hat nun das Team um Michael Sander von der ETH Zürich im Rahmen seiner Analysen im Fachblatt "Science Advances" nachvollzogen.

    Auf der Spur von C13

    Dabei verwendeten die Forscher spezielles PBAT, das im Gegensatz zur normalen Polymer-Form statt des "üblichen" Kohlenstoff-Isotops (C12) eine erhöhte Menge der Kohlenstoff-Variante C13 enthielt. Da diese Variante in der Natur nur rund ein Prozent des Kohlenstoffs ausmacht, lässt sich damit gut nachvollziehen, was mit dem Kohlenstoff aus dem speziellen PBAT in weiterer Folge passiert.

    Auf die Fersen von C13 in den Polymerproben aus den Bodenexperimenten machte sich das Team mit Hilfe von Dagmar Woebken, Arno Schintlmeister und Michael Wagner vom Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung der Universität Wien. Durch die Methode der hochauflösenden Sekundärionen-Massenspektrometrie – kurz NanoSIMS – konnten die Wissenschafter verfolgen, ob und wo der spezielle Kohlenstoff in die Biomasse von Bodenmikroorganismen eingebaut wurde.

    Pilze und Einzeller bauen PBAT ab

    Durch die seit 2010 an der Uni Wien eingesetzte Methode gelang der Nachweis, "dass Bodenmikroorganismen Polymer-Kohlenstoff auch in ihre Biomasse einbauen", so Woebken. Aufgrund der Analysen wurde klar, dass sowohl Pilze als auch einzellige Mikroorganismen am Abbau von PBAT beteiligt waren und alle drei Bestandteile des Polymers von den Kleinstlebewesen genutzt wurden. In weiterführenden Untersuchungen soll nun geklärt werden, was mit bioabbaubaren Polymeren in unterschiedlichen Böden über längere Zeiträume hinweg tatsächlich geschieht. (red, APA, 28.7.2018)

    • Mikroorganismen im Boden besiedeln und reduzieren PBAT-Kunststoff. Das haben nun Schweizer und Wiener Forscher im Experiment nachgewiesen.
      foto: michael zumstein/university of zurich

      Mikroorganismen im Boden besiedeln und reduzieren PBAT-Kunststoff. Das haben nun Schweizer und Wiener Forscher im Experiment nachgewiesen.

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