Onderzoekers van 한국생명공학연구원 세포공장연구센터 hebben een belangrijke aanwijzing gevonden om de wereldwijde plasticvervuiling tegen te gaan. Hun onderzoek concentreerde zich op micro-organismen die leven op zwerfvuil in zee, en bracht een microbe aan het licht met de capaciteit om een cruciale tussenstof in de afbraak van PET-plastic te verwerken: BHET.
Plastisphere als bron van oplossingen
Langs de kust van Jeju namen de wetenschappers stukjes plastic en analyseerden de microbiële gemeenschappen die zich daarop hadden gevormd, vaak aangeduid als de plastisphere. Uit die monsters werden acht verschillende micro-organismen geïsoleerd met uiteenlopende metabole eigenschappen. Eén van die stammen, Stenotrophomonas sp. WED208, bleek bijzonder effectief in het verminderen van BHET-concentraties.
In gecontroleerde kweekomstandigheden groeide WED208 in een medium met BHET en liet binnen een periode van ongeveer 30 dagen een significante daling van BHET zien — naar schatting rond 30%. Belangrijker nog: de microbe transformeerde BHET naar stoffen die passen in latere stappen van de afbraakketen van PET. Dit ondersteunt het idee dat verschillende soorten microben in de natuur complementaire rollen vervullen voor stap-voor-stap ontleding van complex plastic.
Genoomanalyse onthult het mechanisme
Om te begrijpen hoe WED208 BHET kan afbreken, voerden de onderzoekers een volledige genoomanalyse uit. Die analyse toonde aan dat de bacterie enzymen bezit die de juiste functies bevatten om BHET te knippen. Binnen die enzymen waren de essentiële aminozuren aanwezig die nodig zijn voor de afbraakreactie op moleculair niveau.
Deze bevinding bevestigt dat WED208 niet slechts BHET consumeert als voedingsbron, maar beschikt over gespecialiseerde moleculaire instrumenten om het tussenproduct echt te ontleden. Dat maakt de microbe een potentiële bouwsteen voor biotechnologische toepassingen gericht op plasticafbraak.
Van één microbe naar een samenwerkingsnetwerk
Het onderzoek verschuift de focus weg van het idee dat één enkele bacterie PET volledig kan afbreken. In plaats daarvan wijzen de resultaten op de waarde van een meervoudig stapelingssysteem, waarbij verschillende microben elk een specifieke rol vervullen. Tijdens de studie werden in totaal acht soorten geïsoleerd, elk met vermoedelijk unieke afbraak- en metabole eigenschappen.
Door deze micro-organismen te combineren in wat soms een microbiële consortium wordt genoemd, zou de snelheid en efficiëntie van PET-afbraak substantieel kunnen stijgen. Een goed samengesteld consortium kan de verschillende fases van polymer- tot eindproduct overlappen en zo de totale verwerkingssnelheid verhogen.
De onderzoeksleider, 이형관 박사, benadrukte de betekenis van de studie: “Deze studie is het eerste voorbeeld dat op moleculair niveau aantoont dat microben die al op marien plastic aanwezig zijn, in staat zijn om tussenproducten van plastic te verwerken. Het vormt een belangrijke basis voor de ontwikkeling van plasticverwerkingsmethoden die op microbieel ecosysteem zijn gebaseerd.”
Toepassingen en vervolgstappen
De ontdekking van WED208 en de genoomgegevens bieden een rijk materiaal voor verdere ontwikkeling. Mogelijke toepassingen omvatten:
- Ontwikkeling van microbieel consortium voor industriële verwerking van PET-afval
- Isolatie en optimalisatie van het BHET-afbrekende enzym voor biochemische toepassingen
- Ecologische strategieën voor versnelling van natuurlijke afbraak in kustgebieden
Verdere experimenten zullen zich richten op het combineren van de acht geïsoleerde microben, het karakteriseren van hun onderlinge interacties en het testen van de prestaties van een consortium in verschillende omstandigheden. Daarnaast is de structurele en functionele analyse van het gevonden enzym een prioriteit om biotechnologische inzetbaarheid te beoordelen.
| Element | Belang | Opmerkingen |
|---|---|---|
| Stam | Stenotrophomonas sp. WED208 | Vermindert BHET ~30% in kweek |
| Substraat | BHET | Tussenproduct in PET-afbraak |
| Bron | Plastisphere (Jeju-kust) | Acht microben met verschillende functies geïsoleerd |
| Genoomanalyse | Enzymatische kanteling | Enzymen bevatten essentiële aminozuren voor afbraak |
FAQ
1. Wat is BHET en waarom is het belangrijk?
BHET is een chemische tussenstof die ontstaat tijdens de afbraak van PET-plastic. Omdat het een stabiel tussenproduct is, kan de ophoping ervan de verdere afbraak vertragen. Microben of enzymen die BHET kunnen verwerken zijn dus cruciaal voor een volledige afbraak van PET.
2. Kan één microbe helemaal PET afbreken?
Hoewel sommige microben delen van het PET-afbraakproces kunnen uitvoeren, wijst deze studie op een efficiënter model waarbij meerdere microben samenwerken. Elk soort draagt bij aan verschillende stappen in de keten, wat de algehele efficiëntie vergroot.
3. Wat betekent de vondst voor plasticverwerkingstechnologieën?
De identificatie van microben met specifieke BHET-ontledende enzymen opent de deur naar nieuwe bio-gebaseerde verwerkingsmethoden. Concepten zoals microbiële consortiums en enzymoptimalisatie kunnen worden ontwikkeld voor industriële en ecologische toepassingen.
4. Is deze aanpak al klaar voor grootschalige toepassing?
Niet direct. De bevindingen vormen een veelbelovende basis, maar vereisen follow-uponderzoek om veiligheid, effectiviteit en opschaalbaarheid in diverse omgevingen te waarborgen.
