’Wetenschappers ontwikkelen enzym dat plastic eet’

Een ‘per ongeluk’ aangepast enzym van een plasticverterende bacterie zou zeer snel plastic afbreken. Is dat de oplossing voor ons plasticprobleem?

Een Chinese arbeider sorteert plastic flessen. Foto AFP

Eigenlijk wilden ze het geheim ontrafelen van Ideonella sakaiensis, de plastic-etende bacterie die op een Japanse vuilnisbelt leeft en twee jaar geleden wereldnieuws was. Maar „per ongeluk” ontwikkelden wetenschappers van de universiteit van Portsmouth en het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory een enzym dat zelfs nog beter is in het afbreken van plastic. Het onderzoek waar dit veelbelovende nieuws op gebaseerd is staat deze week in PNAS. Afgelopen maandag werd het persbericht door media wereldwijd opgepikt. Saillant: het persbericht stond veel eerder online dan het artikel zelf.

Maar kunnen we onze PET-flessen nu voortaan zonder schuldgevoel weggooien? Nee natuurlijk niet. En in hoeverre kunnen we dit enzym al inzetten? Nog lang niet.

Lees ook: Waar plastic op Spitsbergse stranden vandaan komt

Dit is er daadwerkelijk onderzocht

Het doel van de studie was om de structuur van PETase te achterhalen, schrijven de biofysici in hun artikel. PETase is een van de enzymen die Ideonella sakaiensis gebruikt om plastic te benutten als bron van koolstof en energie. Met een röntgentechniek brachten de onderzoekers de kristalstructuur van het eiwit in kaart.

Die structuur bleek enigszins vergelijkbaar met de structuur van cutinase (een enzym dat het beschermende waslaagje van planten kan afbreken) en lipase (een enzym dat vetten afbreekt). Vervolgens fabriceerden de onderzoekers zelf diverse varianten van het enzym. Een kunstmatige, goed gelijkende variant zou het inzetten van PETase op grote schaal vergemakkelijken, want dat is sinds de ontdekking van twee jaar terug nog niet gelukt, mede vanwege het werktempo van de vuilnisbeltbacterie.

Echt snel is-ie namelijk niet: in de experimenten die de Japanse ontdekkers destijds met Ideonella sakaiensis deden, duurde het zes weken om dun PET-folie af te breken. En het afbreken van PET-flessen (waarvan de structuur veel sterker is) duurt nog wel twintig keer zo lang - ruim twee jaar dus.

De onderzoekers ontdekten een ‘dubbelmutant’ – een PETase-variant met twee veranderingen, die nog sterker op cutinase leek dan de gewone variant – die beter bleek in het afbreken van plastic dan het oorspronkelijke enzym. Sterker nog: het enzym kan ook het bioplastic PEF afbreken, dat wordt gezien als goede vervanger voor glazen bierflesjes.

Dit is waarom we dat zo interessant vinden

PET (voluit polyethyleentereftalaat) is een van de meest veelvoorkomende plastics. In 2016 was pakweg eenzesde van de 300 miljard kilo geproduceerde kunststof PET. Er worden veel flessen van gemaakt (bijna 20.000 per seconde, becijferde The Guardian in 2017 op basis van gegevens van Euromonitor en alhoewel een deel wordt gerecycled, wordt toch ruim de helft gestort of verbrand. Zonder plastic-etende enzymen is het nog compleet onduidelijk hoe lang het kan duren voor PET en andere plastics afbreken in de natuur.

En ook het recyclen van PET-flessen verloopt niet optimaal: uit oude flessen kunnen geen nieuwe flessen worden gemaakt, maar alleen vezels voor bijvoorbeeld kleding of tapijten. Met behulp van PETase zouden in principe uit oude flessen wel nieuwe flessen kunnen worden gemaakt, al is dat bewerkelijk.

Dit betekent het daadwerkelijk voor de nabije toekomst

Een van de onderzoekers – de Britse biofysicus John McGeehan – zegt in een artikel in The Guardian dat het nieuwe enzym ‘een verbetering van ongeveer 20 procent’ oplevert ten opzichte van het oude enzym. Grof gezegd: van 120 weken naar 96 weken voor de afbraak van een plastic fles.

Maar die bescheiden verbetering is niet het belangrijkste punt volgens de onderzoekers. Het gaat erom, zo zeggen ze, dat hiermee is aangetoond dat het plastic-etende enzym in de natuurlijk voorkomende variant nog niet optimaal werkt.

Er is ruimte voor verbetering. Bijvoorbeeld voor het ontwikkelen van een enzym dat ook bij een temperatuur van 70 graden Celsius kan functioneren. Bij die temperatuur wordt PET zacht. Het afbreken verloopt dan makkelijker. Het afbraakproces zou dan wel eens een kwestie van enkele weken of zelfs enkele dagen kunnen worden.

Marien bioloog Helge Niemann, die aan het NIOZ onderzoek doet naar de microbiële afbraak dan plastics: „Dit is een interessante wetenschappelijke ontdekking, maar dit zal zeker niet het plasticprobleem gaan oplossen in de komende jaren. Daarvoor is er teveel plastic, en zijn er ook teveel verschillende soorten plastic.” Wat de hittebestendige enzymen betreft is er volgens Niemann nog een lange weg te gaan. „Enzymen zijn eiwitten, en net zoals de structuur van een kippenei verandert als je het kookt, verandert er ook van alles bij enzymen die je opwarmt.”

En zelfs al lukt het om een hittebestendig enzym te fabriceren, dan moet het vervolgens ook nog eens op grote schaal te produceren zijn. Deze nieuwe ontdekking is zeker geen aanmoediging om ons plastic afval klakkeloos weg te gooien, benadrukt Niemann. „Zelfs al is zo’n enzym superkrachtig, dan zou het nog steeds lastig zijn om het in contact te brengen met al het PET-afval op de zeebodem. Zomaar een enzymenrijk mengsel in het rond sprayen gaat dan niet helpen: je zou enorme hoeveelheden enzymen in de oceaan moeten dumpen om een verschil te zien.”

Opperen dat het verbeterde enzym de ‘oplossing voor de plasticcrisis’ kan zijn, zoals The Guardian deed, is dus voorbarig. Voorlopig zullen we spaarzaam met plastic om moeten gaan. Niemann: „Het enzym kan mogelijk helpen om vuilnisbelten te laten slinken, maar meer ook niet. De enige echte oplossing voor het plasticprobleem blijft simpelweg: geen plastic verspreiden in het milieu.”

    • Gemma Venhuizen