Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Een plastic dat is gevuld met bacteriesporen breekt aanzienlijk sneller af én is sterker dan het originele plastic.
Plastic breekt in de natuur nauwelijks af. Maar er bestaan wel bacteriën die ze opeten en daardoor opruimen. Kunnen we die bacteriën dan niet alvast in het plastic stoppen tijdens de productie ervan, zodat het geheel biodegradeerbaar wordt? Die vraag moeten onderzoekers van de University of California San Diego zichzelf vast hebben gesteld. En wat blijkt? Het werkt! Zo schrijven ze in het vaktijdschrift Nature Communications.
Lees ook:
- Bacterie maakt bioplastic nog groener
- Wetenschappers vangen nanoplastics met actieve kool
- De plastic puzzel: wat gebeurt er nu echt met plastic afval en hoe kan dat beter?
‘Slapende’ bacteriën
Er zijn heel veel soorten plastic, maar thermoplastisch polyurethaan (TPU) is misschien wel een van de veelzijdigste. Het flexibele, doorzichtige en slijtagebestendige materiaal vind je onder meer terug in het auto-dashboard, vloermatten, sportmaterialen, medische apparaten, schoenen en de behuizing van mobiele telefoons.
De nu ontwikkelde biodegradeerbare TPU is gevuld met sporen van Bacillus subtilis, een bacterie die bekend staat om zijn plastic-etende eigenschappen. Bacteriesporen zijn bacteriën die in ‘slaap’ zijn. Het is een toestand waarin ze beter bestand zijn tegen extreme omstandigheden, zoals voedselgebrek. Met de juiste trigger worden ze wakker en kunnen ze plastic gaan eten.
Evolutie in het lab
Eerst moesten Jon Pokorski en zijn team de bacterie bestendig maken tegen de hitte van 135 graden Celsius die nodig is voor het plasticproductieproces. Daarvoor gebruikten ze een techniek die adaptieve laboratorium-evolutie heet. Hierbij stelden ze de microben bloot aan hoge temperaturen voor een steeds oplopende tijdsperiode.
De bacteriën werden in deze omgeving gedwongen te muteren. De onderzoekers kozen vervolgens de best aangepaste microben voor een nieuwe ronde hittegolven. Uiteindelijk verkregen de onderzoekers een bacterie die zeer goed bestand is tegen hitte.
Zeker 90 procent
Vervolgens mengden Pokorski en collega’s de bacteriesporen met TPU-pellets. Ze stopten het resulterende goedje in een plastic extruder, die er vervolgens plastic strips van maakten. Ten slotte volgde de proef op de som. De onderzoekers lieten de strips op zowel een composthoop vol met andere microben als een composthoop die volledig steriel was achter.
In korte tijd werden de bacteriën dankzij de aanwezigheid van water en voedingsstoffen in beide situaties ‘wakker’ en begonnen aan hun taak. Binnen vijf maanden was zeker 90 procent van het plastic ‘opgegeten’. Bij origineel TPU is dit minder dan een paar procent. Het is mooi dat de bacteriën ook in de steriele omgeving goed plastic aten, want meestal beland plasticafval namelijk niet in een micro-rijke omgeving.
Bewapend plastic
Uit verdere testen bleek dat het biodegradeerbare TPU op een ander gebied ook beter scoort dan origineel TPU. Zo was er meer kracht voor nodig om het te breken. Dat komt volgens de onderzoekers waarschijnlijk doordat de bacteriesporen het plastic ‘bewapenen’, zoals ook bewapend beton extra sterk is.
Natuurlijk is er nu alleen nog maar genoeg materiaal gemaakt om laboratoriumtesten mee te doen. Het doel van Pokorski’s team is nu om op veel grotere schaal te gaan produceren (richting de kilogrammen). Ook willen ze de bacteriën verder laten evolueren, zodat ze nog sneller het plastic afbreken.
Ten slotte hopen de onderzoekers dat ook andere typen plastic kunnen worden gemengd met de bacteriesporen. Op die manier zou het toekomstige plastic een stuk makkelijker af te breken zijn, en belandt er minder in de natuur.
Bronnen: Nature Communications, University of California San Diego via EurekAlert!
Beeld: David BaillotUC San Diego Jacobs School of Engineering