Bacteria really eat plastic

~~ scroll naar beneden voor Nederlands ~~ for Dutch scroll down ~~

Special plastic
Goudriaan had a special plastic manufactured especially for these experiments with a distinct form of carbon (¹³C) in it. When she fed that plastic to bacteria after pretreatment with "sunlight" - a UV lamp - in a bottle of simulated seawater, she saw that special version of carbon appear as CO₂ above the water. "The treatment with UV light was necessary because we already know that sunlight partially breaks down plastic into bite-sized chunks for bacteria," the researcher explains.

Proof of principle
"This is the first time we have proven in this way that bacteria actually digest plastic into CO₂ and other molecules," Goudriaan states. It was already known that the bacterium Rhodococcus ruber can form a so-called biofilm on plastic in nature. It had also been measured that plastic disappears under that biofilm. "But now we have really demonstrated that the bacteria actually digest the plastic."

Underestimate
When Goudriaan calculates the total breakdown of plastic into CO₂, she estimates that the bacteria can break down about one percent of the available plastic per year. "That's probably an underestimate," she adds. "We only measured the amount of carbon-13 in CO₂, so not in the other breakdown products of the plastic. There will certainly be ¹³C in several other molecules, but it's hard to say what part of that was broken down by the UV light and what part was digested by the bacteria."

No solution
Even though marine microbiologist Goudriaan is very excited about the plastic-eating bacteria, she stresses that microbial digestion is not a solution to the huge problem of all the plastic floating on and in our oceans. "These experiments are mainly a proof of principle. I see it as one piece of the jigsaw, in the issue of where all the plastic that disappears into the oceans stays. If you try to trace all our waste, a lot of plastic is lost. Digestion by bacteria could possibly provide part of the explanation."      

From lab to mudflats
To discover whether ‘wild’ bacteria also eat plastic ‘in the wild’, follow-up research needs to be done. Goudriaan already did some pilot experiments with real sea water and some sediment that she had collected from the Wadden Sea floor. "The first results of these experiments hints at plastic being degraded, even in nature," she says. "A new PhD student will have to continue that work. Ultimately, of course, you hope to calculate how much plastic in the oceans really is degraded by bacteria. But much better than cleaning up, is prevention. And only we humans can do that," Goudriaan says.

Laboratoriumonderzoek toont aan:

Bacteriën eten echt plastic

De bacterie Rhodococcus ruber eet en verteert plastic. Dat blijkt uit laboratoriumonderzoek door promovenda Maaike Goudriaan van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ). Op basis van een modelstudie met plastic in nagemaakt zeewater in het lab, berekende Goudriaan dat bacteriën ongeveer één procent van het gevoerde plastic per jaar kunnen afbreken tot CO₂ en andere, waarschijnlijk onschadelijke stoffen. “Maar”, benadrukt de promovenda, “dit is zeker geen oplossing voor het probleem van de plastic soep in onze oceanen. Het is wél weer een deel van het antwoord op de vraag waar al het ‘missende plastic’ in de oceanen is gebleven.”

Speciaal plastic

Goudriaan liet speciaal voor deze experimenten plastic fabriceren met een aparte vorm van koolstof (¹³C) erin. Wanneer zij dat plastic na een voorbehandeling met ‘zonlicht’ – een UV-lamp – in een fles met nagemaakt zeewater aan bacteriën voerde, zag zij die bijzondere versie van koolstof als CO₂ boven het water verschijnen. “De behandeling met UV-licht was nodig omdat we al weten dat zonlicht plastic deels afbreekt in voor bacteriën hapklare brokjes”, zo licht de onderzoekster toe.

Primeur

“Dit is voor de eerste keer dat we op deze manier hebben bewezen dat bacteriën het plastic echt verteren tot CO₂ en andere moleculen”, stelt Goudriaan. Het was al wel bekend dat de bacterie Rhodococcus ruber in de natuur een zogeheten biofilm kan vormen op plastic. Er was ook al wel gemeten dat er plastic verdwijnt onder die biofilm. “Maar nu hebben we echt aangetoond dat de bacteriën de kunststof daadwerkelijk verteren”, aldus Goudriaan.

Onderschatting

Wanneer Goudriaan de afbraak van plastic tot CO₂ doorrekent, schat zij dat de bacteriën ongeveer één procent van de kunststof per jaar kunnen afbreken. “Dat is waarschijnlijk een onderschatting”, voegt zij daaraan toe. “We hebben alleen de hoeveelheid koolstof-13 in CO₂ gemeten, dus niet in de moleculen die daarvóór ontstaan, als afbraakproducten van het plastic. Er zal zeker ¹³C in verschillende andere moleculen te vinden zijn, maar het is lastig om te zeggen welk deel daarvan door het UV-licht is afgebroken en welk deel door de bacteriën is verteerd.”

Geen oplossing

Ook al is marien microbioloog Goudriaan erg enthousiast over de plastic-etende bacteriën, ze benadrukt dat de microbiële vertering geen oplossing is voor het enorme probleem van al het plastic dat op en in onze oceanen drijft en zweeft. “Deze experimenten zijn vooral een proof of principle, een bewijs dat het werkt. Ik zie het als één van de puzzelstukjes in het vraagstuk waar al het plastic blijft dat in de oceanen verdwijnt. Want als je alles op een rijtje zet, dan is er heel veel plastic ‘kwijt’. Vertering door bacteriën kan mogelijk een deel van de verklaring leveren.”      

Van lab naar wad

Om te ontdekken of bacteriën ook ‘in het wild’ plastic eten en niet alleen in het lab, moet nog veel vervolgonderzoek worden gedaan. Goudriaan deed al enkele eerste voorzichtige proeven met echt waddenzeewater en wat sediment dat zij van de bodem had gehaald. “De eerste resultaten daarvan lijken aan te tonen dat ook in dat geval plastic wordt afgebroken”, zegt zij. “Een volgende PhD zal dat werk moeten voortzetten. Uiteindelijk hoop je natuurlijk te berekenen hoeveel plastic in de oceanen écht door bacteriën wordt afgebroken. Maar veel beter nog dan opruimen is voorkomen. En dát kunnen wij mensen alleen doen”, aldus Goudriaan.