Procesy selektivní bakteriální kolonizace u polyethylenových odpadních vzorků na opuštěné skládce

Znečišťování životního prostředí plasty je globálním problémem. Recentní data ukazují neustálé zvyšování celosvětové produkce plastů z 322 milionů tun v roce 2015 až po 335 milionů tun v roce 2016. Přestože v posledních letech došlo k procentuálnímu nárůstu recyklovaných plastů (40, 9 % v roce 2016), podíl plastů na skládkách nebo nesprávně zlikvidovaných je stále více než 1/5 celosvětové roční produkce1. Problémem většiny plastů je jejich příslušnost k chemickým třídám silně odolávajícím degradačním procesům (polyethylen, polypropylen, polystyren a polyvinylchlorid)2. Množství důkazů ukázalo, že i ty nejodolnější plasty mohou být částečně metabolizovány díky přítomnosti a činnosti specifických mikroorganismů. Výzkum mikrobiální ekologie plastů je zásadním krokem nejen pro izolaci a charakteristiku kmenů s potenciálními degradujícími schopnostmi, ale také pro pochopení dopadu plastových materiálů na životní prostředí.

 

Mikrobiální kolonizace plastového odpadu byla ve velké míře studována v mořském prostředí. Přestože nedávné důkazy naznačují, že plasty jsou v půdě hojné (odhady uvádějí ročně více než 300 000 tun nových plastů v zemědělských oblastech Evropy a Severní Ameriky), jsou studie odpadu v terestrickém prostředí vzácné a často jednostranně zaměřené. V tomto výzkumu, který probíhal v červnu roku 2015 na opuštěné skládce v severní Itálii, na které se nacházelo přibližně 42 000 tun odpadu, byl proto zvolen multidisciplinární přístup k posouzení složení bakteriálních společenstev vyskytujících se jako biofilmy na povrchu filmů. 

 

V rámci sběru vzorků byly odebrány různé typy plastů, IR analýza je následně všechny vyhodnotila jako polyethylenové. Odběr vzorků byl prováděn aseptickými technikami, přičemž každý z polyethylenových vzorků se vyznačoval jinou barvou (černá, bílá, červená, zelená a žlutá). IR a DSC analýzy stanovily různé stupně rozkladu, zatímco FT-Ramanova spektroskopie a rentgenová fluorescence dále vyhodnotily stupeň degradace a přítomnost pigmentů. Všechny typy plastu obsahovaly odlišná společenstva bakterií (Bacillus, Pontibacter, Clostridium). Hlavními kolonizátory plastového odpadu byly bakterie rodu Bacillus, nejvíce početné pak Bacillus selenatarsenatis, Bacillus firmus, Bacillus marisflavi, Bacillus horikoshii, Bacillus muralis, Bacillus fumarioli, Bacillus flexus a Bacillus cohnii. Analýzy sekvenování nové generace (NGS – next generation sequencing) α and β diverzity odhalily, že nejvíce degradované polyethylenové filmy hostí bakteriální společenstva více podobná okolní půdě.