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Bazillen knacken Plastikmüll : Wunderwürmer in der Küche

Am Strand von Niendorf in Schlesweig-Holstein: Mehr als 5000 gebrauchte Plastiktüten wurden von Eva Norroy zu einem Fisch zusammengefügt - ein Mahnmal gegen die Plastikverschmutzung der Meere. Bild: dpa

Plastik ist für die Natur die Pest. Nicht zuletzt, weil es praktisch nicht verrottet. Fünfzig Jahre lang sucht man schon nach Wegen, den Plastikmüll biologisch zu zerkleinern. Ein Chinese hat lang genug gewartet - bis die Maden kamen.

          Die aufregendsten Entdeckungen sind immer noch die, mit denen auch der gelehrteste Fachmann nicht rechnen durfte. Ein Augenblick der Erkenntnis, auf den man nicht warten kann, der einfach eintrifft wie ein Blitz. Für den Pekinger Umweltingenieur Jun Yang war dieser Moment in seiner eigenen Küche gekommen. Wir sollten uns diese Küche nicht allzu lebhaft vorstellen, vielleicht ist Jun ein Single, und vermutlich hat er Wichtigeres zu tun, als den Müll nach draußen zu bringen. Jedenfalls hat er, was für einen hartgesottenen Forscher nichts Ungewöhnliches ist, eines Tages einen prüfenden Blick in den Mülleimer geworfen. Der Abfall lebte, so viel musste ihm schnell klar geworden sein. Kleine graue Motten flogen, aufgeschreckt durch das  Küchenlicht und die Zufuhr halbwegs frischer Luft, hektisch aus der Öffnung. Und das Innere geriet in feine, aber nicht zu übersehende Schwingungen. Die Maden suchten in dem derbe duftenden Bodensatz Schutz vor dem gleißenden Licht.

          Die Hausmotte oder Dörrobstmotte ist ein Allerweltsinsekt.
          Joachim Müller-Jung

          Redakteur im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Bis hierhin hatte der Chinese eigentlich nichts wirklich Ungewöhnliches erlebt. Es waren Erfahrungen, die so alltäglich sind wie der Schimmel auf mehrere Wochen altem Brot. Und wie jeder andere hätte sich Jun Yang vermutlich geekelt abgewendet und den verschlossenen Eimer zur Tonne gebracht, wenn da nicht diese auffälligen Löcher in den dünnen Plastiktüten gewesen wären. Da begann der Chinese, dessen Schwerpunkt an der Beihang-Universität „bio-inspirierte intelligente Umwelttechniken“ sind, genauer nachzudenken. Könnte es sein, dass die winzigen dünnen Maden sich durch das Plastik gefressen haben? Und wenn ja, was sollten sie mit dem Plastikmüll anfangen?

          Seit Jahrzehnten, spätestens jedoch seitdem die Mikrometer dünnen Plastiktüten aus Polyethylen - „PE“ - ihren weltweiten Siegeszug als billiges und ebenso robustes wie ultraleichtes Verpackungsmaterial angetreten haben, gehört es zum Grundwissen jedes Ingenieurs, dass der PU-Kunststoff  absolut unverdaulich ist. Die großen PE-Polymere mit ihren langen, reinen,  unverwüstlichen Ketten aus kovalent gebundenem Kohlenstoff und Wasserstoff sind zu groß, um von Bakterien aufgenommen zu werden, da war man sich ziemlich sicher. Und sie sind chemisch zu stabil, um in der Luft oder im Wasser oxidiert und damit komplett abbaubar zu werden. Erst wenn man den Kunststoff eine Zeitlang erhitzt oder intensivem Ultraviolettlicht aussetzt, so hat man das zumindest in Reagenzglasversuchen gezeigt, zerfällt das Polyethylen in kleinere Kohlenstoffbausteine wie Alkane, Ketone oder Aldehyde, die mikrobiell weiter verwertbar sind. Nirgends jedoch, weder auf  Müllhalden noch in verunreinigten Böden oder in Komposthaufen, fanden Forscher Bakterien mit der Fähigkeit, die großen Kunststoffmoleküle zu zerlegen.

          Die Maden der Hausmotte werden in einem Monat knapp zwei Zentimeter lang.

          Beim Anblick der löchrigen Plastiktüten allerdings wurde Jun Yang skeptisch. Könnte es sein, dass zwar schon jeder geforscht, aber keiner an der richtigen Stelle gesucht hat? Die Mülltonne in der Küche, das klang allzu fantastisch. Doch Jun Yang ließ es auf einen Versuch im Labor ankommen. Er nahm also so viele Maden, wie er konnte, mit ins Labor und identifizierte sie als Plodia interpunctella - die gemeine Dörrobst- oder Hausmotte, die praktisch überall auf der Welt, wo es halbwegs warm ist, ein Auskommen findet. Ein Vorratsschädling, wie er gewöhnlicher kaum sein könnte. Küchenabfälle sind seine Leibspeise. Gut einen Monat, oft auch weniger, sofern die Lebensbedingungen stimmen, braucht es vom Schlüpfen der Eier bis zur Verpuppung der Larven.   

          Gemeinsam mit seinen Kollegen begann Jun Yang die frischgeschlüpften  Maden in Petrischalen zu kultivieren. Das Geheimnis des Plastikfraßes, das wurde den Forschern rasch klar, waren allerdings nicht die ein bis zwei Zentimeter kleinen blassgelben Maden, sondern die Darmflora derselben. In der Zeitschrift  „Environmental Science and Technology“ berichten die Forscher, wie sie aus dem Verdauungstrakt der Mottenlarven massenweise Bakterien der Gattungen Bacillus und Enterobacter extrahierten und diese anschließend in Kulturschalen auf dünne Schichten aus reinem PE-Plastik verpflanzten. Das Ergebnis ließ zuerst auf sich warten. Unter dem Elektronenmikroskop war es dann allerdings zweifelsfrei zu sehen: Die Bakterien machten sich an dem PE-Plastik zu schaffen, kleine, nur ein Drittel Mikrometer  tiefe Löcher waren zu erkennen. Und wie die Röntgenspektroskopie  ergab, waren die „angfressenen“ Polyethylen-Moleküle nach der Zersetzung durch die Mikroben mit sauerstoffhaltigen Carbonylgruppen besetzt. Offensichtlich wurde das Plastik oxidiert - ganz klassisch verdaut also. Jun Yang hatte zum ersten Mal den Nachweis erbracht: Es gibt offensichtlich Mikroorganismen, die das hochresistente PE angreifen, zerkleinern und den Kohlenstoff für den eigenen Stoffwechsel nutzen können.

          Die Folgen der mikrobiellen Zersetzung waren eindeutig. Die Zugfestigkeit des Kunststoffs war nach einem Entwicklungszyklus der Maden, nach einem Monat also, um knapp die Hälfte verringert, ihre wasserabweisenden Eigenschaften verringerten sich um ein Drittel. Nach zwei Monaten war das große Fressen der Madenbazillen auch auf der Mikrowaage messbar. Das Gewicht des Plastiks verringerte sich in der Zeit um wenigstens zehn Prozent.

          Angesichts der gut 140 Millionen Tonnen PE-Plastik, die jedes Jahr weltweit produziert werden und den PE-Berg sukzessive vergrößern, werden die Grenzen einer biologischen Verwertung mit diesen Methoden schnell deutlich. Eine großtechnische Lösung lässt sich daraus jedenfalls kaum ableiten. Zumal die gewaltigen Plastikmengen insbesondere in den Weltmeeren, wo keine Hausmotte  der Welt hinkommt, ständig weiter wachsen. Für die chinesischen Forscher ist deshalb die Entdeckung erst ein kleiner Anfang. Sie wissen auch noch kaum etwas über die Verwertungsmechanismen, die Biochemie und schließlich Abbauprodukte des Plastiks sowie deren Umweltfolgen. „Unser Fund weist in eine vielversprechende Richtung“, resümieren die Wissenschaftler in ihrem Paper, mehr nicht.

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