Twee enzymen die in het speeksel waswormen zijn gevonden kunnen polyethyleen afbreken, een van de meest gebruikte verbindingen in plastics. Een nieuwe studie daarover is in Nature Communications verschenen. De ontdekking zou een grote stap vooruit kunnen betekenen in de strijd tegen plastic vervuiling. De ontdekking werd toevallig gedaan door een imker. 

Polyethyleen is een van de taaiste en meest gebruikte kunststoffen: het wordt in naar schatting 30 procent van alle plastic gebruikt. Onderzoekers zijn al langer bezig met het vinden van methodes om het op een biologische manier af te breken en zo de afvalberg te verkleinen. 

Alles draait om waswormen, larven van wasmotten of Galleria mellonella. Die komen overal ter wereld voor. Ze kunnen was verteren en zijn vaak een plaag in bijenkorven, waar ze de honingraten aantasten. De bal ging in 2017 aan het rollen. Onderzoekster Federica Bertocchini van het Spaans Biologisch Onderzoekscentrum in Madrid (CSIC), ontdekte per toeval tot wat waswormen in staat zijn. 

Als hobby-imker verwijderde ze waswormen uit haar bijenkasten en ze stopte die in een plastic zak. Ze zag vervolgens hoe er gaten in die zak kwamen. Onderzoekers begrepen vrij snel wat er gaande was en wat het potentieel was, maar wisten niet hoe het precies kwam. Er zijn sindsdien al enkele studies over het fenomeen verschenen, maar deze laatste werpt weer nieuw licht op de zaak. 

Verdedigingsmuur van plastics wordt gesloopt

Bertocchini en co hebben ontdekt dat twee enzymen in het speeksel van de larven polyethyleen kunnen afbreken bij kamertemperatuur. Levende organismen produceren enzymen als een soort eiwitten om biochemische reacties uit te lokken.   

In het geval van plastic is de grote struikelsteen dat zuurstof eerst de polymeren - de moleculen en bouwstenen van het plastic - moet kunnen binnendringen om het te laten afbreken. De onderzoekers hebben nu ontdekt dat die zogenoemde oxidatie, de cruciale eerste stap, binnen enkele uren - tot zelfs in een uur tijd - kan plaatsvinden dankzij beide enzymen, en dat zonder voorbehandeling van de kunststof zoals verwarmen of bestralen met UV-licht. 

Een doorbraak, zonder meer. "Het paradigma van biologische afbraak van plastic is veranderd", zegt hoofdauteur van de studie, Federica Bertocchini. Eerder was al aangetoond dat bepaalde bacteriën of schimmels polyethyleen konden aanpakken, maar enkel onder voorwaarden zoals bij een bepaalde voorbehandeling. 

"Beide enzymen behoren tot de fenoloxidase-familie", schrijven de onderzoekers in hun publicatie. "Voor zover wij weten, is dit de eerste keer dat bij levende wezens enzymen zijn ontdekt met deze eigenschap. Dit opent de weg naar mogelijke oplossingen voor de plastic afvalberg via biologische recycleerprocessen."

Plastics gecontroleerd afbreken

Na de oxidatie van het plastic met behulp van de enzymen, wordt het tot kleine molecules afgebroken. Daarna kan het eventueel nog worden gerecycleerd. "Hierdoor worden scenario's mogelijk om plastic afval gecontroleerd af te breken, en het ontstaan van microplastics te beperken of zelfs helemaal uit te sluiten", zegt mede-auteur van de studie Clemente Fernandez Arias van het CSIC.  

De ontdekking kan een doorbraak betekenen, maar er is nog een weg te gaan vooraleer het proces op grote schaal kan worden toegepast. Onderzoekers hebben de enzymen al kunnen namaken in een synthetische versie, die eventueel kan worden ingezet. 

Bertocchini waarschuwt wel dat het inzetten van miljarden waswormen ook nadelen heeft, zoals de productie van CO₂ tijdens het omzettingsproces van polyethyleen. Er is dus nog verder onderzoek nodig. 

Microplastics zijn overal

Hoe dan ook is de ontdekking veelbelovend, want het probleem van plastic afval is immens. Elk jaar belanden er miljoenen tonnen in de natuur, en in onze oceanen. Amper 10 procent zou wereldwijd gerecycleerd worden. 

"Dezelfde kenmerken die plastic uniek en nuttig maken, hebben er een van de meest prangende problemen van deze eeuw van gemaakt", zegt Bertocchini. Plastic blijft bijzonder lang in het milieu. Het breekt uiteindelijk af in microscopisch kleine deeltjes op micro- en nanoschaal, maar die zogenoemde microplastics blijven aanwezig in de natuur en zijn nu overal doorgedrongen, tot in de meest onherbergzame en verlaten gebieden. Ze zijn op de noordpool gevonden, op de toppen van verlaten bergen in de Himalaya, en diep in de oceanen. Hun impact op onze gezondheid is nog niet helemaal bekend. "Ze vormen daarom een groeiend probleem voor onze gezondheid", waarschuwt Bertocchini. 

Polyethyleen werd voor het eerst gebruikt in 1933. Het is goedkoop, gaat lang mee en kan gebruikt worden om voedsel te verpakken, waardoor het snel heel nuttig werd. Nu kan de afbraak ervan commercieel interessant worden. Bertocchini heeft een bedrijfje opgericht, Pasticentropy, dat het gebruik van de enzymen om plastics af te breken wil commercialiseren.