Organizmy, które są w stanie trawić plastik, mogłyby w dużej mierze rozwiązać problem zanieczyszczenia plastikowymi odpadami. Znaleziono już kilka mikroorganizmów, które to potrafią, ale enzymy, które to umożliwiają zwykle działają tylko w temperaturach powyżej 30 stopni Celsjusza. Przy użyciu na skalę przemysłową oznaczałoby to wysokie koszty, związane z dużym zużyciem energii do ogrzewania oraz dodatkową emisję dwutlenku węgla.

Rozwiązaniem problemu byłoby odkrycie przystosowanych do zimna drobnoustrojów, których enzymy działają ma tworzywa sztuczne także w niższych temperaturach.

Pracujący obecnie w Szwajcarskim Instytucie Federalnym WSL dr Joel Rüthi i jego współpracownicy szukali takich właśnie mikroorganizmów w górnych partiach Alp oraz w regionach polarnych. Pobrali próbki 19 szczepów bakterii i 15 grzybów, które pojawiły się na Grenlandii, Svalbardzie i w Szwajcarii na swobodnie leżącym lub celowo zakopanym w ziemi na rok plastiku.

Próbki ze Szwajcarii zostały zebrane na szczycie Muot da Barba Peider (2 979 m nad poziomem morza) oraz w dolinie Val Lavirun, w obu przypadkach w kantonie Graubünden.

W laboratorium naukowcy pozwolili wyizolowanym drobnoustrojom rosnąć jako kultury pojedynczego szczepu w ciemności, w temperaturze 15 st. C, a następnie wykorzystali techniki molekularne do ich identyfikacji. Jak się okazało, szczepy bakterii należały do 13 rodzajów z gromad Actinobacteria i Proteobacteria, a grzybów do 10 rodzajów w gromadach Ascomycota i Mucoromycota.

Następnie wykorzystano zestaw testów do sprawdzenia każdego szczepu pod kątem jego zdolności do trawienia sterylnych próbek nieulegającego biodegradacji polietylenu (PE) i biodegradowalnego poliestru - poliuretanu (PUR), a także dwóch dostępnych na rynku biodegradowalnych mieszanin politereftalanu adypinianu butylenu (PBAT) i polimeru kwasu mlekowego (PLA).

"Pokazujemy, że nowe taksony drobnoustrojów uzyskane z plastysfery gleb alpejskich i arktycznych były w stanie rozkładać biodegradowalne tworzywa sztuczne w temperaturze 15 st. C" — podkreślił dr Rüthi.

Żaden ze szczepów nie był w stanie strawić polietylenu, nawet po 126 dniach inkubacji na tych tworzywach, ale 19 (56 proc.) szczepów, w tym 11 grzybów i 8 bakterii potrafiło strawić PUR w temperaturze 15 st. C, zaś 14 grzybów i 3 bakterie były w stanie rozłożyć mieszaniny PBAT i PLA. Magnetyczny rezonans jądrowy (NMR) i test oparty na fluorescencji potwierdziły, że te szczepy były w stanie rozdrobnić polimery PBAT i PLA na mniejsze cząsteczki.

"Odkrycie, że duża część badanych szczepów była zdolna do degradacji co najmniej jednego z badanych tworzyw sztucznych było dla nas bardzo zaskakujące" – zaznaczył Rüthi.

Najlepiej radziły sobie dwa niescharakteryzowane gatunki grzybów z rodzajów Neodevriesia i Lachnellula: mogły strawić wszystkie badane tworzywa sztuczne z wyjątkiem PE. Ponadto okazało się, że dla większości szczepów zdolność do trawienia tworzyw sztucznych zależała od pożywki – każdy szczep reagował inaczej zależnie od zastosowania jednej z czterech użytych pożywek.