Plastic recycling: met dank aan bacteriën

Onderzoekers van de RUG werken aan allerlei verschillende soorten plastics en ook aan manieren om ze te recyclen. Edita Jurak zoekt bacteriën waarvan de enzymen nuttig zijn bij het recyclen, maar ook bij het opruimen van plastics in de natuur. Dit is het derde artikel in een serie van vier over plastic onderzoek aan de Faculty of Science and Engineering.

FSE Science Newsroom | Tekst René Fransen

‘Ik heb in meertjes hier in Groningen bacteriën gevonden die van plastic kunnen leven’, zegt biochemisch technoloog Edita Jurak. ‘Deze micro-organismen hebben alle enzymen die nodig zijn om plastic af te breken tot kooldioxide en water.’ In haar werk gebruikt ze doorgaans geen bacteriën, maar alleen hun enzymen die direct kunnen inwerken op de plastics. Bacteriën kunnen grote stukken plastic niet zo goed ‘opeten’ wat wel nodig is zodat de enzymen hun werk kunnen doen.

Het gebruik van bacteriële enzymen heeft een aantal voordelen, legt Jurak uit: ‘Ze zijn doorgaans goedkoper dan chemische reagentia, en beter voor het milieu. Enzymen werken namelijk het best bij een milde temperatuur en ze hebben geen giftige oplosmiddelen nodig, wat wel zo kan zijn bij chemische afbraak.’

Een nieuwe soort plastic maken

Het is mogelijk om de kooldioxide die ontstaat bij het volledig afbreken van plastics te gebruiken om nieuwe plastics te maken. Maar een andere manier is om de afbraak door de bacteriële enzymen eerder te stoppen. ‘Het is efficiënter om fragmenten van de polymeren al te hergebruiken bij het maken van nieuwe plastics, en niet te beginnen met kooldioxide.’ Maar het opbouwen van plastics uit de fragmenten gaat niet vanzelf, legt Jurak uit. ‘Die zijn vaak chemisch gezien niet actief: je kunt er pas iets mee doen wanneer je reactieve groepen aan de uiteinden zet, de zogeheten linkers.’ Pas dan kan ze met behulp van enzymen de oorspronkelijke plasticsoort weer opbouwen, of er zlfs een nieuwe soort plastic met andere eigenschappen van te maken.

Net zoals haar collega Francesco Picchioni, die chemische reacties gebruikt om plastic te recyclen gebruikt ook Jurak haar enzymen om polyvinylchloride (PVC) af te breken. ‘Ik test enzymen met grotere en kleine stukjes van dit materiaal, om te zien wat ze er mee doen. De resultaten helpen met hopelijk om de enzymatische afbraak van PVC te verbeteren.’ Een belangrijk probleem bij het recyclen van deze plasticsoort is dat er zoutzuur bij kan ontstaan. Maar Jurak heeft al enzymen gevonden die dit probleem kunnen oplossen, door het chloor te verwijderen.

Enzymen om medisch afval te recyclen

Jurak was eerder al betrokken bij een project om plastic afval uit de operatiekamers van het UMCG te recyclen. Daar wordt nogal veel plastic gebruikt, bijvoorbeeld voor het verpakken van steriele instrumenten. Bovendien worden er allerlei verschillende soorten plastics gebruikt, die door elkaar gemengd in het afval zitten. Jurak heeft gezocht naar de juiste bacteriën om alle plastics in dat mengsel af te breken. ‘En er zijn niet alleen verschillende soorten plastic, maar ze bevatten ook allerlei verschillende hulpstoffen zoals kleurstof of stabilisatoren. We kunnen dus niet één route kiezen voor het recyclen van al dit afval, omdat enzymen heel specifieke reacties uitvoeren. Daarom is er ook een mengsel van enzymen nodig.’

Dat is nogal ingewikkeld, maar Jurak is optimistisch. ‘We hebben al een hoop bewijs dat het mogelijk moet zijn om dit materiaal te recyclen. Zelfs flinke stukken plastic worden door bacteriën aangetast, maar we moeten nog beter gaan begrijpen hoe ze dat doen.’ Een praktisch probleem is dat volgens de huidige wetgeving al het afval uit operatiekamers moet worden verbrand. Vanwege de technische problemen en de veranderingen die er nodig zijn in de regels rond afvalverwerking kan het nog wel tien jaar duren voordat Jurak’s technieken worden toegepast in ziekenhuizen. Maar het goede nieuws is dat er al heel veel ervaring is in het gebruik van enzymen in schoonmaakproducten. Waspoeder bevat bijvoorbeeld enzymen die vetten of eiwitten kunnen afbreken.

De bacterie-enzymen kunnen ook buiten het ziekenhuis nuttig zijn. ‘Je zou ze kunnen inzetten voor het schoonmaken van grond of water dat met plastic is vervuild. We hebben zelfs al gezien dat dit in de natuur gebeurt: in de meren waarin we de plastic-etende enzymen hebben ontdekt bleken al veel minder microplastics te zitten.’

Dit is het derde artikel in een serie van vier over plastic. Volgende week kun je lezen over microplastics: hoe gevaarlijk zijn ze, en wat kunnen we er aan doen?