Linda Amaral Zettler en Helge Niemann. Foto: Wouter Jansen.

De wereld keert zich tegen plastic rietjes, tasjes en bekers. De Verenigde Naties, overheden, multinationals, maar tevens wetenschappers en betrokken burgers -het begrip is er: plastic is passé. Met OceanX, Ocean Clean-up en 4Ocean zijn overal ter wereld initiatieven die een schone zee prediken en de bezem ter hand nemen in de strijd tegen de plasticsoep. Opruimen is het devies. Maar de grootste schade aan voedselketens in oceanen komt mogelijk van een nog onzichtbare vijand: microplastics. Zwevend tussen het plankton, verstopt in het sediment op de bodem, doordrenken deze minuscule plasticdeeltjes wereldwijd het zeemilieu. Dr. Linda Amaral-Zettler en dr. Helge Niemann van het NIOZ onderzoeken waar de ruim 7.000 miljoen ton plastic is gebleven die sinds de jaren vijftig van de vorige eeuw in zee lijkt te zijn opgelost en of specifieke microbenfamilies een rol spelen bij het verteren van deze plastics in zeewater. Onderzoek dat vanuit allerlei omgevingsparameters, die de rol van microben of een afbraakproces energie geven, wordt benaderd.

Microplastic incubators in Lo Scoglietto
"Er is geen vaccin tegen microplasticvervuiling in oceanen," zegt dr. Helge Niemann (1976). De Duitse biogeochemist, die met baanbrekend microbieel isotopenonderzoek in 2017 een stipendium van de European Research Council (ERC) verdiende en het NIOZ verkoos als zijn onderzoekslocatie, is druk met het voorbereiden van een pilot-onderzoek nabij het Italiaanse Elba, in de Middellandse Zee. In het zeereservaat Lo Scoglietto test hij in 2018 zijn nieuwste onderzoekstechnologie: een microplastic-incubator die de inwerking van specifieke microbenfamilies op minuscule plasticdeeltjes tot op de micrometer moet vastleggen. "Je zou kunnen zeggen dat ik 'deze jongens' op heterdaad probeer te betrappen. Door te kijken naar de productiesnelheid van hun restproducten -13C CO2 of 13C methaan- kan ik de zogenaamde macro-biokinetica van deze microbiële soorten in kaart brengen. Ik vergaar zo absolute gegevens over de afbraaksnelheid van microplastic. Het stelt me in staat terug te rekenen waar het vermiste plastic in oceanen is gebleven. Dat is een vrij nieuw gegeven. Er is geen echt wetenschappelijk bewijs dat plastic door micro-organismen kan worden afgebroken. Ik wil dat aantonen. Breekt plastic af in kleine deeltjes en lost het op, zorgt de groei van organismen ervoor dat plastic afzinkt naar de oceaanbodem of wordt plastic in onze zeeën werkelijk afgebroken?"

"Plastic is geen monolithische reus met één gezicht"

Microbiologe en ecologe dr. Linda Amaral-Zettler (1968) trad in 2017 in dienst van het NIOZ na jarenlang als programmamanager voor het Amerikaanse instituut International Censes of Marine Microbes (ICMM, 2004-2010) te werken in mariene onderzoeksprojecten. In haar onderzoek bij het NIOZ richt Amaral-Zettler zich vooral op het analyseren van microbiologische gemeenschappen op microplastics en hoe zij op biologisch afbreekbare plastics reageren. "We weten dat microben verantwoordelijk zijn voor grote biogeochemische cycli in de oceanen en dat dit uiteindelijk een enorme impact heeft op de gezondheid van onze zeeën en op het klimaat. Op de een of andere manier verstoort ons plastic afval in oceanen dat systeem. Het bewustzijn groeit dat microplastics weleens een groter probleem voor oceaansystemen kunnen vormen dan drijfplastic.

We willen beter begrijpen waar en hoe plastic de dynamiek van microbiële habitats beïnvloedt. Welke microben vestigen zich op het plastic? Breken ze stoffen af? Is het restproduct beter of slechter voor het zeemilieu? Dat zijn fundamentele vragen die ik met mijn onderzoek wil beantwoorden, een speurtocht waarin ik mijzelf en anderen uitdaag nieuwe, fundamentele onderzoeksstandaards te ontwikkelen. Voor mij is dat de kern. Daarom ben ik wetenschapper geworden.  

Vergeet niet dat elk stuk plastic in de oceaan zijn eigen geschiedenis heeft. Als we microplastic in een net vangen op zee, betekent dat niet dat het plastic uit dezelfde bron komt, dezelfde samenstelling of dezelfde leeftijd heeft. Plastic is geen monolithische reus, heeft niet één gezicht. Als je naar de waterkolom kijkt, zie je die verschillen niet. Maar ze zijn er wel. Waarom gedragen microben zich zo anders? Ze zitten in dezelfde beker water, toch!? Het antwoord is ‘nee’! En daarbij komt nog iets anders. Als microben plastic afbreken en er in dat proces pathogenen of schadelijke algensoorten ontstaan, hoe bezorgd moeten we dan zijn over het transport van deze organismen via de zee? Daar wil ik kennis over ontwikkelen."

Oceaanmicroben genetisch in kaart brengen   
"Ik denk dat je het NIOZ wereldwijd wel één van de leidende mariene onderzoeksinstituten op het gebied van plastic kunt noemen," zegt Niemann. Amaral-Zettler, die de collegiale en interdisciplinaire Nederlandse onderzoekscultuur een verademing noemt, bevestigt zijn definitie: "Het NIOZ is een geweldige plek om onderzoek te doen. Moderne labs, sterke academische netwerken en een eigen, zeegaand onderzoeksschip. Dan tel je mee. Samen met onze onderzoeksgroepen creëert dat kritieke massa om op het gebied van marien onderzoek naar microplastics wereldwijd verschil te maken."  

Nieman: "Er is natuurlijk urgentie. We weten van een ongelofelijke hoeveelheid microplastic in zee niet waar het blijft. Ik geloof erin dat we met mijn onderzoeksopzet in staat zijn oceaanmicroben genetisch in kaart te brengen die in deze verdwijning een rol spelen. Als ik verder kijk, in het DNA van de microben, kunnen we het afbraakproces van kunststoffen vastleggen. We kunnen zelfs kijken naar het type genen dat ze produceren en zo inzichten vergaren over hoe microben plastic afbreken, of ze het als grondstof gebruiken en of de micro-organismen plastic benutten voor het aanmaken van eigen eiwitten en vetten. Die speurtocht maakt voor mij de mariene wetenschap aantrekkelijk -een Gesammtkunstwerk bouwen."

De komende maanden, tijdens een gezamenlijke NIOZ-expeditie in de Zuid Atlantische Oceaan, bezoeken de onderzoekers samen één van de subtropische, ringvormige zeestromen waar zich veel plastic verzamelt. Niemann: "Tijdens deze oceaantrip werken we naast elkaar aan onze onderzoekslijnen, vanuit meerdere perspectieven. Microplastics staan centraal. Daar begint ons veldonderzoek echt." Amaral-Zettler: "Hoe welkom het opruimen van drijfplastic ook is, op oceanografische schaal is het een drukverbandje. Microplastics zorgen voor het grootste volume plasticvervuiling in de oceaan We moeten de omvang en de afbreektijd van die onzichtbare vijand bepalen. Vandaag, niet morgen."

Call to action
Heb je een master in aardwetenschappen, fysica of levenswetenschappen? Lijkt het je wel wat om samen met een groep betrokken, internationale onderzoekers de geheimen van estuaria, zeeën en oceanen te ontrafelen? Kijk op workingatnioz.com voor onze jobs.