Kdyby se povedlo vědcům najít mikroorganismy, které při pokojové teplotě samy rozkládají umělé hmoty, velmi rychle by to pomohlo vyřešit problém s nekonečnými skládkami. Podle švýcarské studie takové bakterie skutečně existují – experti je našli v Alpách či v Arktidě.
Země má velký problém s plastem. Umělé hmoty pronikají do všech míst planety a zbavit se jich je těžké. Vědci už desítky let hledají řešení, kterým by se podle řady z nich mohly stát bakterie, jež se umí plasty živit.
Několik druhů se už povedlo objevit, ale všechny měly slabinu: dokázaly umělou hmotu požírat jen při teplotách nad třicet stupňů Celsia, což znamená, že se jim musí pro jejich práci „přitápět“. Celý proces je tak drahý, a hlavně není uhlíkově neutrální.
Řešením by mohly být bakterie, které se plastem živí, ale přitom žijí v mnohem nižších teplotách. Až doposud neměli vědci štěstí, ale zdá se, že na jaře roku 2023 se to změnilo. Skupina expertů ze Švýcarska totiž oznámila, že přesně takové mikroorganismy se povedlo najít. A to rovnou na dvou místech: ve vysokých nadmořských výškách v Alpách přímo ve Švýcarsku a pak ještě v polárních oblastech.
Recyklace pomocí enzymů
„Prokázali jsme, že nové mikrobiální druhy nalezené v alpských a arktických půdách dokázaly rozkládat biologicky rozložitelné plasty při teplotě patnáct stupňů Celsia,“ konstatoval hlavní autor studie Joel Rüthi. „Tyto organismy by mohly přispět ke snížení dopadů lidstva na životní prostředí, protože umí pomocí svých enzymů recyklovat plasty.“
Rüthi a jeho kolegové odebrali vzorky devatenácti kmenů bakterií a patnácti kmenů hub, které se vyskytují na místech, kde jsou uložené plasty v Grónsku, na Špicberkách a ve Švýcarsku.
Většina plastových odpadků ze Špicberk byla nasbírána během projektu Swiss Arctic Project 2018, v rámci něhož studenti prováděli terénní práce, aby se na vlastní oči přesvědčili o dopadech klimatických změn. Hlína ze Švýcarska zase pocházela z vrcholu Muot da Barba Peider (2 979 metrů nad mořem) a z údolí Val Lavirun, obojí v kantonu Graubünden.
Překvapivé výsledky
Badatelé následně otestovali, jestli by jednotlivé kmeny bakterií nedokázaly rozkládat sterilní vzorky biologicky nerozložitelného polyethylenu (PE) a biologicky rozložitelného polyesteru a polyuretanu (PUR) a také dvě komerčně dostupné biologicky rozložitelné směsi polybutylen adipát tereftalátu (PBAT) a kyseliny polymléčné (PLA).
Ukázalo se, že žádný z kmenů nebyl schopen rozložit PE, a to ani po 126 dnech. Ale 56 procent druhů bylo schopných při teplotě 15 stupňů trávit PUR a skoro půlka mikroorganismů dokázala rozkládat směsi plastů PBAT a PLA.
„Hodně nás překvapilo, že jsme zjistili, že velká část testovaných kmenů je schopna rozkládat alespoň jeden z testovaných plastů,“ podotkl Rüthi. Nejlépe si v tom podle něj vedly dva druhy hub z rodů Neodevriesia a Lachnellula, jež dokázaly rozložit všechny testované plasty kromě PE.
Hledání ideálního nastavení
Vzhledem k tomu, že plasty jsou na světě teprve od 50. let 20. století, schopnost rozkládat je nemohla být součástí přírodního výběru, díky němuž tyto mikroorganismy přežily.
„Víme, že mikrobi produkují širokou škálu enzymů rozkládajících polymery, které se podílejí na rozkladu buněčných stěn rostlin. Často se uvádí, že zejména rostlinné patogenní houby biologicky rozkládají polyestery,“ vysvětlují autoři výzkumu. Podle nich je to možné díky tomu, že z hlediska chemie jsou si rostlinné a plastové molekuly dost podobné, a některé enzymy proto dokáží rozložit i umělé hmoty.
Rüthiho tým testoval mikroorganismy jen při teplotě patnácti stupňů, takže zatím neví, jestli je to pro ně optimální teplota, nebo jsou výkonnější při jiné.
„Víme však, že většina testovaných kmenů může dobře růst při teplotách mezi čtyřmi a dvaceti stupni Celsia, přičemž optimum je kolem patnácti stupňů,“ doplnil Frey. „Další velkou výzvou bude identifikace enzymů rozkládajících plasty, které mikrobiální kmeny produkují, a optimalizace procesu pro získání velkého množství proteinů. Kromě toho může být zapotřebí další modifikace enzymů, aby se optimalizovaly vlastnosti, jako je stabilita bílkovin.“
