Im Pansen, dem ersten und größten der vier Rindermägen, leben Milliarden verschiedenartiger Bakterien und Pilze. Diese verarbeiten unter anderem Harnstoff, der aus der Blutbahn in den Pansen eintritt, zur Proteinbiosynthese. Besonders wichtig für die Tiere sind zudem Mikroorganismen, die mit Enzymen die langkettigen Moleküle der für die Rinder sonst unverdaulichen Pflanzenfasern zersetzen. Ohne diese Hilfe könnte das Rind seine Nahrung kaum verwerten.
Plastikfutter für Pansen-Bakterien
Die Fähigkeit, die die langkettigen pflanzlichen Moleküle abzubauen, könnte die Bakterien im Rinderpansen auch für den Kunststoffabbau interessant machen. Wissenschaftler um Felice Quartinello von der Universität für Bodenkultur in Wien haben daher untersucht, ob diese Bakterien womöglich auch schwer abbaubare Plastikfasern zersetzen können. „Im Pansen-Reticulum lebt eine riesige mikrobielle Gemeinschaft, die für die Verdauung der Nahrung in den Tieren verantwortlich ist, daher vermuteten wir, dass einige biologische Aktivitäten auch für die Polyester-Hydrolyse genutzt werden könnten”, so Quartinellos Kollegin Doris Ribitsch.
Um ihre Hypothese zu prüfen, untersuchten die Forscher die Pansenflüssigkeit eines geschlachteten Rinds auf Polyester-abbauende Bakterien und deren Enzyme. Dazu gaben sie drei Arten von Polyestern in die Flüssigkeit: Das synthetische Polymer Polyethylenterephthalat (PET), das unter anderem in Plastikflaschen und Verpackungen verwendet wird, der biologisch abbaubare Kunststoff Polybutylenadipat-Terephthalat (PBAT), der meist in kompostierbaren Plastiktüten vorkommt und das biobasierte Material Polyethylenfuranoat (PEF), das für Lebensmittelverpackungen angewendet wird. Bei allen drei Kunststoffen testeten Quartinello und ihr Team, wie effektiv sie von den Pansen-Mikroorganismen sowohl in Pulver- als auch Folienform abgebaut werden.
Alle drei Kunststoffe abgebaut
Das Ergebnis: Alle drei Kunststoffe konnten von den Mikroben aus den Rindermägen zersetzt werden. Dabei fiel den Wissenschaftlern auf, dass die Polyester schneller abgebaut wurden, wenn ihre Polymerketten flexibel waren, da sie so den Zugang für die bakteriellen Enzyme erleichterten. Zudem wurden alle drei Kunststoff-Pulver schneller aufgelöst als die Folien. „Wie erwartet, war die Hydrolyse von Pulvern im Vergleich zu Folien aufgrund des höheren Oberflächen-Volumen-Verhältnisses schneller“, erklären die Forscher.
So wurden beispielsweise innerhalb von 72 Stunden aus der PET-Folie 0,25 und aus dem PET-Pulver sogar 0,6 Millimol an Hydrolyseprodukten freigesetzt. Bei dem PBAT-Pulver war die Menge mit 0,75 Millimol um etwa 25 Prozent höher als bei der Folie. Die beim PEF-Pulver größte Menge von rund fünf Millimol freigesetzter Abbauprodukte war sogar mehr als das Fünffache der Produkte der PEF-Folie. Zudem stellte das Forscherteam fest, dass der Plastikabbau der gesamten Mikrobengemeinschaft in der Pansenflüssigkeit effektiver war als es frühere Studien nahelegten, bei denen nur einzelne Mikroorganismen auf die Fähigkeit untersucht wurden, wie gut sie Kunststoff abbauen.
