Również bioplastik w zbyt dużej ilości może szkodzić środowisku

Plastik, który trafia do gleby, oceanów lub wód śródlądowych może szkodzić żyjącym tam organizmom i prowadzić do poważnych i długotrwałych zakłóceń ekosystemów. Dlatego tak atrakcyjna wydaje się idea biodegradowalnych tworzyw sztucznych. Jednak niewiele wiadomo na temat ich degradacji w glebie.

Badania doświadczalne nad tym zagadnieniem przeprowadzili naukowcy z Centrum Badań Środowiskowych im. Helmholtza (UFZ). Zespół prof. Francoisa Buscota sprawdzał, jak szybko ulega biodegradacji plastik, jakie mikroorganizmy są w to zaangażowane i jak wchodzą w interakcje, jakie warunki sprzyjają degradacji plastiku, a jakie go hamują.

„Chcieliśmy również dowiedzieć się, w jaki sposób zmieniające się temperatury i poziomy opadów wynikające ze zmiany klimatu wpływają na degradację tworzyw sztucznych” - wyjaśnia dr Witoon Purahong, również ekolog gleby z UFZ i główny autor badania, o którym informuje pismo „Environmental Science and Technology”.

Eksperymenty przeprowadzono w Global Change Experimental Facility (GCEF) w Bad Lauchst Ądt. Pod względem powierzchni to obecnie jeden z największych na świecie eksperymentów klimatycznych.

Badania skupiły się na foliach do mulczowania i foliach ogrodniczych, które służą do przykrywania gleby. Są one zazwyczaj wykonane z polietylenu (PE), tworzywa sztucznego wytwarzanego z surowców kopalnych. Ze względów technologicznych resztki folii często pozostają w glebie. W perspektywie średnioterminowej prowadzi to do zanieczyszczenia mikrodrobinami plastiku. Dlatego przejście na biodegradowalne alternatywy miałoby tutaj sens.

Naukowcy badali, w jaki sposób polibutylenobursztynian-ko-adypinian (PBSA), folia mulczowa na bazie biologicznej, częściowo wytwarzana z roślin (kukurydza, trzcina cukrowa, maniok), ulega biodegradacji w naturalnych warunkach, na polu. Badano procesy zachodzące w obecnych warunkach oraz w symulowanych warunkach klimatycznych przewidywanych dla Niemiec około 2070 roku. Dzięki nowoczesnym metodom biologii molekularnej (sekwencjonowanie nowej generacji) można było określić, która społeczność drobnoustrojów skolonizowała plastik, a także otaczającą go glebę.

„Byliśmy w stanie wykazać, że po niespełna roku około 30 proc. PBSA już uległo degradacji. To dość dużo w warunkach klimatycznych, które obecnie panują w Niemczech - mówi Purahong. - Głównymi aktorami są grzyby, wspierane przez zróżnicowaną społeczność bakteryjną i kilka innych mikroorganizmów. Należą do nich bakterie dostarczające grzybom azot (rzadko obecny w plastiku) oraz bakterie i archeony, które wykorzystują toksyczne produkty degradacji”.

Na plastiku i wokół niego tworzy się cała społeczność zajmująca się degradacją i recyklingiem - nawet przy podobnym tempie degradacji w symulowanych przyszłych warunkach klimatycznych, dodaje Purahong. Zmieniony klimat najwyraźniej nie szkodzi grzybom rozkładającym PBSA. Społeczność drobnoustrojów wokół nich jest nieco inna - ale wynik degradacji jest podobny. 

W innym badaniu opublikowanym w Environmental Science Europe naukowcy z UFZ zbadali społeczność mikroorganizmów w trudniejszych warunkach - gdy duże ilości PBSA dostaną się do gleby, a także co się dzieje, gdy stosuje się wysokie stężenie nawozu azotowego.

„Duże ilości PBSA w rzeczywistości sprawiają, że społeczność drobnoustrojów w glebie jest zupełnie inna” - mówi doktorant Benjawan Tanunchai i główny autor badania. Przy 6 proc. wzroście PBSA w glebie różnorodność gatunków grzybów zmniejszyła się o 45 proc., a archeonów o 13 proc. Z drugiej strony duże obciążenie PBSA w połączeniu z nawożeniem terenu doprowadziło do rozmnożenia Fusarium solani, szeroko rozpowszechnionego grzyba uszkadzającego rośliny.

Tak więc co prawda PBSA w glebie może być stosunkowo szybko i wydajnie degradowany - nawet w przyszłych warunkach klimatycznych. Jeśli jednak PBSA jest obecny w dużych ilościach wraz z wysokimi stężeniami nawozu azotowego, jego degradacja może mieć negatywny wpływ na produkcję rolną z powodu zaburzonej społeczności mikrobiologicznej i zwiększonej obecności szkodników.

„Kiedy duże ilości plastiku trafiają do środowiska, nigdy nie jest to dobre - nawet jeśli jest to plastik biodegradowalny” - mówi Buscot.

„Najlepiej byłoby całkowicie unikać plastiku. Jednak ponieważ jest to obecnie nierealny cel, powinniśmy przynajmniej polegać na biodegradowalnych tworzywach sztucznych wszędzie, gdzie to możliwe i jak najwięcej wiedzieć z góry o ich właściwościach i konsekwencjach degradacji”.