Kunststoffe sind vielseitig einsetzbar und langlebig. Doch gerade die lange Haltbarkeit ist das Problem: Erdölbasierte Kunststoffe verrotten nicht und belasten die Umwelt. Doch die Natur hat auch für das Müllproblem eine Lösung parat. Bereits im Jahr 2016 fanden Forschende aus Japan erstmals ein Bakterium, das in der Lage ist, den Kunststoff zu zersetzen. Diese Mikroorganismen besitzen Enzyme, mit deren Hilfe auch Molekülketten von Kunststoffen zerlegt werden können.

Ein Team um Hans-Peter Grossart vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) hat gemeinsam mit der Universität Potsdam nun in Süßwässern Pilze entdeckt, die ebenfalls als natürliche Kunststoff-Recycler agieren. Die Studie ist im Fachmagazin „Science of The Total Environment“ erschienen.

„Pilze produzieren Enzyme, die selbst chemische Verbindungen aus vielen Makromolekülen wie Kunststoff aufspalten können. Außerdem sind sie mit ihren invasiven Wachstumsformen und ihrer Fähigkeit, Biofilme zu bilden und mit bereits bestehenden Biofilmen zu interagieren, gut an das Leben in der Plastiksphäre angepasst“, erklärt IGB-Forscher Hans-Peter Grossart, der die Studie leitete.

18 Pilzstämme identifiziert

Im Rahmen ihrer Untersuchung wurden 18 Pilzstämme aus den Seen Stechlin und Mirow in Nordostdeutschland identifiziert. Mithilfe spezieller Techniken konnten die Veränderungen in der Feinstruktur der Pilze analysiert werden. Bestimmte Stoffwechselaktivität lieferten der Studie zufolge schließlich Hinweise darauf, „dass die anfängliche enzymatische Aktivität der Pilze zur Bildung von Zwischenprodukten führt, die den Pilzen als Kohlenstoff- und Energiequelle dienen, indem sie die Konzentration des für das Pilzwachstum verfügbaren löslichen organischen Kohlenstoffs erhöhen“.

Unter dem Rasterelektronenmikroskop konnte das Team auch beobachten, dass sich die Zellwände einiger Pilze verformen, wenn sie die Kunststoffe besiedeln. „Das sind wahrscheinlich strukturelle Anpassungen der Myzelien, die es ihnen ermöglichen, beispielsweise das wasserabweisende Polyurethan zu besiedeln“, sagt Sabreen Samuel Ibrahim Dawoud, Doktorandin am IGB und Erstautorin der Studie.

Pilzstämme auch ohne Vorbehandlung aktiv

Den Forschenden zufolge zeigten dabei Pilzstämme von Fusarium, Penicillium, Botryotinia und Trichoderma ein besonders hohes Potenzial, die Kunststoffe Polyethylen, Polyurethan und Reifengummi abzubauen. Das Besondere dabei: Die Pilze bauten die Polymere auch ohne die sonst übliche Vorbehandlung durch UV-Licht, Ozonierung, chemische Oxidationsmittel oder thermische Verfahren ab. Auch eine Zugabe von Zuckern als Energiequelle war für die Pilzaktivität nicht nötig. Ob solche Vorbehandlungen den Kunststoffabbau beschleunigen, wurde den Forschenden zufolge nicht untersucht.

Polyurethan am besten abbaubar

Die Studie zeigt jedoch deutlich, dass der Kunststoff Polyurethan am besten abbaubar ist. „Die Kenntnis effizienterer Pilzstämme, insbesondere für den biologischen Abbau von Polyurethan, trägt dazu bei, großtechnische Recyclingkonzepte für Kunststoffabfälle zu entwickeln“, sagt Hans-Peter Grossart.

bb