Polyurethaan (PUR, wat vaak in de vorm van PUR-schuim wordt gebruikt om huizen mee te isoleren) is één van de grootste nachtmerries van milieubeschermers. Het goedje is chemisch zo stabiel dat het nauwelijks uit elkaar valt; ook waren er geen organismen bekend die de stof af kunnen breken. Tot nu toe, blijkt uit een onverwachte ontdekking in de Amazone.
- Giovanetti ontwikkelde deze creatieve meubels van PUR. Hierbij maakte hij slim gebruik van de materiaaleigenschappen van PUR. Bron: Giovanetti Modern Art
Toevallige ontdekking tijdens een studietrip
Elk jaar gaan onderzoekers van Yale University op reis naar het regenwoud voor de Rainforest Expedition and Laboratory cursus. Dit komt neer op het verzamelen van monsters in de lente en onderzoek in de zomer aan de monsters die zijn verzameld. Vorig jaar kweekte de groep micro-organismen die op planten in de Amazone voorkwamen, een van de belangrijkste hotspots voor biodiversiteit. Onder de monsters troffen ze de schimmel Pestalotiopsis microspora aan die polyurethaan kan afbreken.
Kracht PUR veroorzaakt milieuoproblemen
Polyurethaan is een synthetisch polymeer dat ontwikkeld werd in de veertiger jaren. Deze polymeer is sterk, duurzaam en elastisch en kan daarom rubber, verf, metalen of hout vervangen. Om die reden komt polyurethaan voor in veel onderdelen van het moderne leven: lijm, schoenen, isolatiemateriaal, onderdelen van auto’s, meubels etcetera. De duurzaamheid van de stof is ook het probleem. De chemische verbindingen in polyurethaan zijn zo stabiel dat er toe toe niet één micro-organisme bekend is dat het goedje af kan breken. Verbranden kan, maar hierbij komen schadelijke dampen vrij. Ook is het niet te vermijden dat er polyurethaan in het milieu terecht komt.
Schimmel leeft op PUR zonder zuurstof
De groep, onder leiding van professor biochemie Scott Strobel, ontdekte de schimmel P. microspora en ontdekte dat deze niet alleen leeft op polyurethaan, maar ook kan overleven op een dieet van alleen polyurethaan. Ook zeer interessant is dat de schimmel kan overleven onder zuurstofloze omstandigheden, zoals diep in vuilstortplaatsen. De schimmel werd ontdekt in het Ecuadoriaanse deel van de Amazone door de studenten Pria Anand en Jonathan Russell. Zij identificeerden een serinehydrolase, een enzym, dat de schimmel in staat stelt om het polyurethaan af te breken. De schimmel leeft endofytisch: op en in plantenweefsel, maar doet geen schade aan de gastheer. Er werden meerdere micro-organismen aangetroffen die zxowel vloeibaar als vast polyurethaan knen afbreken, maar alleen deze schimmel kom geheel op het pastic overleven onder zowel aerobe als anaerobe omstandigheden. Volgens de auteurs kunnen endofytische schimmels als P. microspora worden gebruikt om op natuurlijke wijze af te rekenen met hardnekkige afvalstoffen als polyurethaan. De techniek waarbij dit gebeurt is al langer bekend onder de naam bioremediatie. Je zou kilo’s sporen van P. microspora kunnen mengen met huishoudafval of hiermee bestaande afvalhopen kunnen behandelen.
Schatten aan chemische informatie
Eigenlijk is dit minder onlogisch dan het lijkt. Planten, dieren en micro-organismen zijn al miljarden jaren bezig met een chemische strijd op leven en dood om te overleven. Er bestaan natuurlijke verbindingen als lignine die qua hardnekkigheid weinig onderdoen voor plastics. Kortom: de aardse biosfeer vormt een natuurlijke scheikundebibliotheek waarin schatten aan informatie te vinden zijn. Een tweede les is dat het geen goed idee is om hotspots van biodiversiteit als het Amazoneregenwoud om zeep te helpen. Zoals deze toevallige maar zeer waardevolle ontdekking bewijst, groeien er nog tal van geheimen en nuttige soorten om te ontdekken.
Lees ook
Serendipiteit
Bacterie eet plastic in oceaan
Bronnen
Yale Students’ Trip to Rainforest Yields New Way to Degrade Plastic, Yale News (2011)
Jonathan R. Russell et al., Biodegradation of Polyester Polyurethane by Endophytic Fungi, Appl. Environ. Microbiol. (2011) vol. 77 no. 17 6076-6084. doi:10.1128/​AEM.00521-11
Prachtig wat schimmels allemaal kunnen, helemaal mee eens dat het niet slim is om die enorme schatkamers van biodiversiteit te vernietigen.
Goed leesvoer: ‘Mycelium running’ , How mushrooms can help save the world – van Paul Stamets! Hij gebruikt oesterzwammen om afgewerkte olie en diesel af te breken, ontdekte hoe je veel pesticiden kunt vervangen door specifieke parasietaire zwammen (Cordiceps), dat sommige zwammen sterk medicinale eigenschappen hebben (zelfs tegen kanker, pokken), hoe ze oppervlaktewater kunnen reinigen, etc etc.