In Anbetracht der Plastikmüllkrise, die unseren Planeten plagt, könnte eine neuartige Wurmart, die Plastik biologisch abbauen kann, eine Lösung darstellen. Könnten Wachswürmer in ausreichendem Umfang eingesetzt werden, um eine signifikante Wirkung zu erzielen?
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Polyethylen (PE) ist eine Art von Kunststoff, der aus Erdöl gewonnen wird. Es ist der am häufigsten verwendete Kunststoff und hat eine Vielzahl von Verwendungszwecken, darunter Einkaufstüten, Kinderspielzeug und Lebensmittelverpackungen. PE deckt etwa 40 % des Gesamtbedarfs an Kunststoffverpackungen in Produkten ab und hat erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt, da es nicht biologisch abbaubar ist. Es wird durch Verbrennung, chemischen Abbau und auf Mülldeponien entsorgt, was die Umwelt weiter belastet.
Der weltweite PE-Markt belief sich 2018 auf 103,49 Mrd. USD und wird bis 2026 voraussichtlich 143,30 Mrd. USD erreichen, was einen exponentiellen Anstieg der Nachfrage nach dem Stoff trotz des zunehmenden Trends zu einer grünen Wirtschaft verdeutlicht.
Eine neuartige Lösung, um diese Krise zu lindern, könnte in Wachs-Würmern liegen. Die Wissenschaftlerin Frederica Bertocchini entdeckte durch Zufall, dass diese Würmer Löcher in einer Plastiktüte erzeugen. Um ihre Entdeckung weiterzuentwickeln, hat sie sich mit Wissenschaftlern der Universität Cambridge zusammengetan und in mehreren Experimenten bestätigt, dass die Würmer in der Lage sind, die chemischen Bindungen von PE aufzubrechen.
Es dauert Hunderte von Jahren, bis sich PE von selbst zersetzt, je nach seiner Form und Verwendung. Eine Plastiktüte braucht beispielsweise 10 bis 20 Jahre, um sich zu zersetzen, während es bei Plastikflaschen 450 Jahre dauern kann. Selbst bei chemischem Abbau dauert es mehrere Monate, bis es sich zersetzt. In einer Studie fanden Wissenschaftler heraus, dass 100 Wachsmotten in der Lage waren, 92 Milligramm PE in 12 Stunden biologisch abzubauen, was etwa 2,2 Löchern pro Stunde und Wurm entspricht.
Wie fressen Wachsmotten Plastik?
Die Antwort liegt in der Physiologie der Wurmart. Wachsmotten legen ihre Eier in Bienenstöcke, damit sich die Wachsmotten von Bienenwachs ernähren können. Sowohl PE als auch Bienenwachs sind Polymere, die aus ähnlichen chemischen Bindungen bestehen. Man nimmt an, dass die Fähigkeit der Würmer, Bienenwachs abzubauen, der Fähigkeit ähnelt, Plastik abzubauen.
Es ist jedoch noch unklar, ob diese Fähigkeit von Enzymen auf der Haut der Wachsmotte oder von Mikroben in ihrem Darm stammt. Um auszuschließen, dass die Wachswürmer den Kunststoff mechanisch zersetzen, indem sie darauf herumkauen, stellten die Wissenschaftler eine Mischung aus zerkleinerten Wachswürmern her und legten sie zwei Stunden lang auf eine dünne PE-Plastikfolie. Die Ergebnisse zeigten, dass die Mischung aus toten Würmern PE tatsächlich schneller abbaute als lebende Würmer.
In einer kürzlich durchgeführten Studie der Universität Pondicherry in Indien fanden Forscher ähnliche Ergebnisse bei einer kleineren Wachswurmart mit einer Abbaugeschwindigkeit von 2,01 Löchern pro Stunde in PE-Folie. Ein Schlüsselelement dieser Studie war der Vergleich der Überlebensraten zwischen Wachsraupen, die sich ausschließlich von PE ernährten, und solchen, die traditionelles Wachsraupenfutter zu sich nahmen. Die Überlebensrate der Würmer mit Wachskammdiät lag bei 92 %, während die Überlebensrate der Würmer mit PE-Diät bei 80 % lag. PE selbst enthält nicht genügend Nährstoffe für die Würmer, und die überlebenden Würmer ernährten sich von den toten Würmern.
Dies wirft die Frage nach der Ethik auf und könnte zu Konflikten mit Tierschützern führen, wenn dieses Konzept zur Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen in großem Maßstab umgesetzt werden sollte. Die Zugabe von Nährstoffen zu den PE-Mischungen könnte dieses Problem lösen, erfordert aber möglicherweise mehr Ressourcen.
Abgesehen davon könnte eine versehentliche Freisetzung von Wachsraupen in die freie Natur die umkämpften Bienenpopulationen stark beeinträchtigen. Wachswürmer werden von den meisten Imkern als Schädlinge betrachtet, da sie die Waben schnell zerstören und durchkauen können.
Angesichts dieser ethischen und ökologischen Bedenken sollte die Idee jedoch vielleicht nicht sein, Millionen von Wachswürmern auf Bauernhöfen zu produzieren, sondern vielmehr das Enzym oder die Bakterien, die für den PE-Abbau verantwortlich sind, zu isolieren und zu extrahieren und eine industrielle Enzymlösung für den großtechnischen Einsatz zu schaffen.
Der finanzielle Aspekt der Herstellung industrieller Enzyme ist bekanntermaßen recht teuer und kann ein Hindernis für den Weltmarkt darstellen. Die Extraktion, Reinigung und Eindämmung von Enzymen ist komplex und erfordert eine spezielle Ausrüstung. Dies ist ein ähnliches Hindernis, das den kommerziellen Erfolg von Bioethanol als saubere Alternative zu nicht erneuerbaren Kraftstoffen aufgrund der hohen Kosten für Cellulase-Enzyme verhindert. Wenn sich diese Lösung für das PE-Abfallproblem jedoch als praktikabel erweist, könnten diese hohen Kosten vielleicht von Regierungen und anderen umweltfreundlichen Parteien subventioniert werden.
Die Wachsraupe ist nicht der einzige Wurm, der in der Lage ist, bestimmte Arten von Kunststoffen biologisch abzubauen; auch Mehlwürmer sind dafür bekannt, dass sie Polystyrolschaum biologisch abbauen. Die Lösung der Plastikmüllkrise erfordert die Zusammenarbeit vieler Industrien, eine davon könnte der Einsatz des Wattwurms sein. Insgesamt ist das Potenzial für biochemische Lösungen sehr vielversprechend und sollte weiter erforscht werden.
