Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) und der Universität Potsdam haben laut einer Studie, die in Science of the Total Environment veröffentlicht wurde, effiziente Kunststoff abbauende Pilze aus Süßgewässern identifiziert. Stämme von Fusarium, Penicillium, Botryotinia und Trichoderma sollen demnach ein besonders hohes Potenzial zum Abbau von Polyethylen (PE), Polyurethan (PU) und Reifengummi (Ru) haben. PU erwies sich laut Studie von allen getesteten Kunststoffen als am besten abbaubar. Bemerkenswert ist laut Forscherteam, dass für den Abbau der Kunststoffe durch die Pilze – anders als nach bisherigen Studien vermutet – keine Zugabe von Zuckern als Energiequelle notwendig ist.
 

 

Einige Pilze sind nach aktuellem wissenschaftlichem Kenntnisstand in der Lage, komplexe Polymere abzubauen. Das Forscherteam wählte für seine Studie 18 Pilzstämme aus den Seen Stechlin und Mirow aus und untersuchte ihre Fähigkeit, PU, PE und Ru abzubauen. Bei den Pilzen handelte es sich um Stämme von Fusarium, Penicillium, Botryotinia cinerea EN41 und Tri-choderma. Der Kunststoff PE kam in Form von handelsüblichen PE-Pellets und Stücken von Plastiktüten aus Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) zum Einsatz. Für den Versuch wurden die zu testenden Kunststoffe durch Zerkleinerung und das Aussieben von Partikeln mit einer Größe zwischen 200 und 500 Mikrometern vorbereitet. Die Kunststoffmaterialien wurden gewogen, in Ethanol desinfiziert und vor der Verwendung im Abbauversuch getrocknet. Der Abbauversuch erfolgte in Petrischalen auf einem Medium aus Mineralsalzagar (MSA) sowie in flüssigen Medien, denen die Pilzstämme und Kunststoffpartikel zugesetzt wurden. Zur Kontrolle dienten Agarplatten und synthetische Medien ohne Zusatz von Kunststoffpartikeln. Alle Platten wurden laut Studie 10 Tage lang, die flüssigen Medien bis zu 16 Wochen lang bebrütet. Als Indikator für die Mineralisierung von Kunststoffpolymeren, also die Zersetzung der Kunststoffe durch die Pilze zu organischen Verbindungen, haben die Forschenden den Sauerstoffverbrauch und die Kohlendioxidproduktion mit einem Sauerstoffmikrosensor und einem Gaschromatographen gemessen. Zusätzlich kamen bildgebende Verfahren wie die Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) für eine qualitative Charakterisierung der wichtigsten chemischen Gruppen in der Pilzbiomasse und Licht- und Rasterelektronenmikroskopie (REM) zur Kontrolle morphologischer Veränderungen der Pilzzellen zum Einsatz. Die Pilzstämme verbrauchten sowohl Sauerstoff als auch Kohlendioxid, und zwar in der Reihenfolge der Stoffpräferenz mit PU an erster Stelle, gefolgt von Ru, PE und LDPE. Die Ergebnisse zeigen laut Studie, dass die getesteten Pilze sich an die verschiedenen Kunststoffpolymere anlagerten, sie kolonisierten, abbauten und als einzige Kohlenstoffquelle für den Aufbau ihrer Zellen nutzten. Die Studie verdeutliche das Potenzial dieser plastikfressenden Pilze im Kampf gegen die Plastikverschmutzung, so die Forschenden. Sie wollen dazu beitragen, Recyclingkonzepte für Kunststoffabfälle zu entwickeln. „Die Kenntnis effizienterer Pilzstämme, insbesondere für den biologischen Abbau von Polyurethan, trägt dazu bei, großtechnische Recyclingkonzepte für Kunststoffabfälle zu entwickeln“, sagt Studienleiter Professor Hans-Peter Grossart.
 
Quellen:

• Tapping into fungal potential: Biodegradation of plastic and rubber by potent Fungi, Sabreen S. Ibrahim, Danny Ionescu, Hans-Peter Grossar, Science of The Total Environment, Juli 2024
• Grafik: © Sabreen S. Ibrahim, Danny Ionescu, Hans-Peter Grossar