Abbau biobasierter Kunststoffe im Boden Montag, 06.12.2021
Das Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) hat in zwei Studien Erkenntnisse über den Abbau von biobasierter Mulchfolie gewonnen.
Fragestellungen: Wie schnell wird biologisch abbaubarer Kunststoff abgebaut – Beispiel Mulchfolie? Welche Mikroorganismen sind beteiligt? Wie interagieren sie? Welche Bedingungen können den Abbauprozess fördern, welche hemmen ihn? Wie wirken sich die durch den Klimawandel verändernden Temperaturen oder Niederschlagsmengen auf die Abbaubarkeit der Kunststoffe aus?
Dazu führten die Wissenschaftler:innen Versuche in der Global Change Experimental Facility (GCEF) in Bad Lauchstädt durch, dem derzeit flächenmäßig größten Freiland-Klimaexperiment weltweit, in dem die Folgen des Klimawandels auf Landnutzung und Ökosysteme untersucht werden. Im Fokus standen Mulchfolien, die in der Landwirtschaft und im Gartenbau zur Abdeckung des Bodens dienen und im Regelfall bislang aus Polyethylen (PE) bestehen. Technologisch bedingt bleiben oft Reste der Folien im Boden zurück und führen mittelfristig zu Verunreinigungen mit Mikroplastik. Ein Umschwenken auf biologisch abbaubare Alternativen wäre hier also grundsätzlich sehr sinnvoll. Doch hat vielleicht auch ihr Einsatz Nebenwirkungen?
Um das herauszufinden, untersuchte das Team über ein Jahr, wie die auf der Basis von Pflanzen hergestellte Mulchfolie PBSA (Polybutylensuccinat-Co-Adipat) auf einer landwirtschaftlich genutzten Fläche biologisch abgebaut wird. Die Wissenschaftler:innen unterschieden zwischen heutigen Klimabedingungen und simulierten Klimabedingungen, wie sie für Mitteldeutschland um das Jahr 2070 prognostiziert werden. Sie ermittelten anhand moderner molekularbiologischer Methoden (Next Generation Sequencing), welche Mikrobengemeinschaft sich auf dem Kunststoff selbst und im Boden um ihn herum angesiedelt hat.
Nach knapp einem Jahr soll rund 30 Prozent des PBSA abgebaut worden sein, unter den klimatischen Bedingungen, wie sie in Deutschland derzeit herrschen. Pilze, die durch eine vielfältige Bakteriengemeinschaft und einige weitere Mikroorganismen unterstützt werden, seien hier aktiv. Bakterien belieferten die Pilze u.a. mit dem im Kunststoff raren Stickstoff und würden die giftigen Abbauprodukte verwerten. Auf und um den Kunststoff herum bilde sich eine intelligente Abbau- und Verwertungsgemeinschaft - und das tatsächlich auch unter den simulierten zukünftigen Klimabedingungen mit ähnlicher Abbaurate. Das veränderte Klima würden den PBSA-abbauenden Pilzen also offenbar nicht schaden. Die Mikrobengemeinschaft um sie herum sei zwar eine etwas andere, doch das Abbauergebnis sei ähnlich.
In einer weiteren Studie, die die UFZ-Forscher:innen im Fachjournal Environmental Science Europe veröffentlichten, nahmen sie die Gemeinschaft der Mikroorganismen unter verschärften Bedingungen unter die Lupe. Sie untersuchten, wie sich die Gemeinschaft verändert, wenn zum einen große Mengen PBSA in den Boden gelangen und zum anderen hohe Konzentrationen Stickstoffdünger ausgebracht werden. Durch große Mengen PBSA werde die Mikrobengemeinschaft im Boden tatsächlich eine ganz andere. Bei einer Zunahme von sechs Prozent PBSA im Boden ginge die Vielfalt u.a. an Pilzarten um 45 Prozent zurück. Die Düngung der Fläche in Kombination mit einer hohen PBSA-Belastung führe sogar dazu, dass sich mit Fusarium solani ein weit verbreiteter pflanzenschädigender Pilz stark vermehre.
Bild: Purahong / UFZ - Reste der über 240 Tage abgebauten PBSA-Folie
AK
6.12.21
