Plasty jsou všude kolem nás a stávají se hrozbou, zaplavily už dokonce i světové oceány. Vědci se proto snaží přijít na způsob, jak se jich snadno zbavit. Na pomoc si přizvali bakterie a houby..

Už v roce 2016 objevili japonští vědci, poblíž továrny recyklující plastové láhve u přístavu Sakai, bakterie Ideonella sakaiensis, které požírají plasty. K rozložení PET lahve potřebovaly teplotu 30 °C a dva enzymy, a trvalo jim to šest týdnů.

K tomu, aby byly schopné plasty rozkládat ve větším měřítku, by se jim muselo přitápět, což by proces zdražovalo, a navíc by ani nebyl uhlíkově neutrální. Nyní proto vědci upřeli zrak k bakteriím, které dokáží totéž, ale při v mnohem nižších teplotách. Najít se jim je povedlo v Alpách ve Švýcarsku a v polárních oblastech.

Bakterie požírající plasty

Dr. Joel Rüthi společně se svými kolegy ze švýcarského federálního institutu WSL odebrali vzorky 19 kmenů bakterií a 15 hub, které za rok vyrostly na volně položených nebo záměrně zakopaných plastech na stanovištích v Grónsku, na Špicberkách a ve Švýcarsku.

Celkem 13 z těchto kmenů bakterií náleželo mezi aktinobakterie, které patří k nejběžnějším zástupcům mikrobiálního života v půdě, a proteobakterie, k nimž se řadí například i Escherichia, Salmonella nebo Helicobacter. U hub náleželo 10 druhů mezi mucoromycota a ascomycota (vřeckovýtrusé).

Nechali tyto mikroby růst jako laboratorní kultury ve tmě při teplotě 15 °C a testovali, zda dokáží strávit různé druhy plastů. Ty zahrnovaly biologicky neodbouratelný polyethylen (PE), biologicky odbouratelný polyester-polyuretan (PUR) a dále dvě biologicky odbouratelné směsi polybutylenu (PBAT) a kyseliny polymléčné (PLA).

Žádný z kmenů bakterií ani hub nebyl schopen odbourat PE, a to ani po 126 dnech inkubace na těchto plastech.

Stačí jim 15 °C

PUR dokázalo trávit při teplotě 15 °C hned 19 kmenů (56 %), z toho 11 hub a 8 bakterií. PBAT a PLA pak dokázalo při stejné teplotě trávit 14 hub a 3 bakterie. Joel Rüthi k tomu říká: „Ukazuje se, že nové mikrobiální taxony získané z plastů v alpských a arktických půdách jsou schopny biologicky rozkládat plasty již při teplotě 15 °C. Tyto organismy by mohly pomoci snížit náklady a ekologickou zátěž procesu enzymatické recyklace plastů.“ Ten se využívá už dnes, ale v menší míře, právě kvůli jeho nákladnosti a neekologičnosti.

Nejlepších výsledku dosáhly dva druhy hub z rodu neodevriesia a lachnellula, které dokázaly trávit všechny druhy plastů kromě PE. I když jsou plasty v širším měřítku používány až od 50. let minulého století, mikrobi jsou schopni je rozkládat, protože se podobají některým strukturám, které se nacházejí v rostlinných buňkách.

Doktor Beat Frey, který se na studii podílel, to vysvětluje: „Mikrobi jsou producenty široké škály enzymů, které se podílejí na rozkladu buněčných stěn rostlin.“.

Naděje nejen pro oceány

A dodává: „Zejména patogenní houby parazitující na rostlinách jsou schopny produkovat tak zvané kutinázy, které cílí na plastové polymery, právě kvůli jejich podobnosti s rostlinným polymerem kutinem.“ Kutin je přitom jedním ze dvou voskovitých polymerů, jež tvoří hlavní složku rostlinné kutikuly, což je nebuněčná vrstva, která pokrývá všechny nadzemní části rostlin.

Vědci testovali mikroby pouze při teplotě 15 °C, je proto možné že při nějaké, v rozmezí 4 až 20 °C, mohou fungovat ještě lépe.

V lednu letošního roku se zase doktorandce Maaike Goudriaan z Královského nizozemského institutu pro výzkum moře (NIOZ) podařilo bezpečně prokázat, že bakterie Rhodococcus ruber požírá a vlastně i tráví plast.

Na základě modelové studie s plastem v umělé mořské vodě, provedené v laboratoři, vypočítala, že bakterie dokáží ročně rozložit asi 1 % plastu obsaženého v oceánech na CO2 a další neškodné látky. Největší výzvu teď vědci spatřují v identifikaci enzymů rozkládajících plasty, jež jsou produkovány mikrobiálními kmeny, optimalizaci procesu získávání velkého množství těchto proteinů, a následně stabilizaci jejich vlastnosti.

Více se dočtete v časopise 21. století číslo 8/2023, které vyšlo 17. července.