Forløb: Nedbrydning af plastik

Resume: I 2018 blev der produceret over 350 millioner tons plastik i hele verden. Det meste af den brugte plastik kommer fra emballage, som udgør hele 40% af al plastik i Europa.

Brug af plastik til fødevarer er smart, da det reducerer massen af indpakning. Men plastikken forurener vores klode fordi det er meget svært at nedbryde. I dette undervisningsmateriale fokuserer vi på plastik, enzymer, og hvordan nogle mikroorganismer kan nedbryde plastik.

Plastik er meget modstandsdygtigt overfor nedbrydning. Dét er et af plastiks mange fordele. Det gør f.eks., at:

• Mad vi køber i supermarkedet kan være friskere, når vi bruger plastik som emballage.
• Drikkevarer og rengøringsprodukter kan indeholdes i en lille plastikcontainer.
• Vi kan drikke sodavand gennem et sugerør lavet af plastik.

Selvom plastik tjener mange formål, og vi har vænnet os til det som en god emballagering, så er en del af vores plastikprodukter kun egnet som engangsprodukt. Det har bevirket, at plastik forårsager store miljømæssige problemer. For selvom vi flittigt affaldssorterer vores plastik, så det kan blive genanvendt, er det ikke helt enkelt. Plastik, der ender til genbrug, er typisk en blanding af forskellige farver og forskellige typer af plastik – for der findes nemlig mange forskellige typer plastik! Al den plastik bliver omsmeltet ved meget høje temperaturer. Men, resultatet er smeltet plastik med farven grå eller sort. Derudover, nogle typer plastik kan heller ikke genbruges, hvis de smeltes sammen med andre typer af plastik. Kun nogle få firmaer har lyst til at bruge den omsmeltede plastik som emballage. Efter at blive genanvendt mange gange, kan plastik ikke smeltes om til ny plastik. Plastik ender derfor på lossepladser eller bliver brændt på et forbrændingsanlæg. Der er hermed ikke længere tale om genanvendelse af plastik.

Vi står altså overfor et problem! Vi vil gerne af med den enorme mængde af plastik, der har ophobet sig på vores klode, fordi vi ikke genanvender plastik godt nok. Plastik, som ender i vores natur, er et stort problem for rigtig mange dyr.

Spørgsmålet er derfor: Kan vi gøre afskaffelsen og genanvendelsen af plastik mere bæredygtig – altså mere miljøvenlig?

Kernen af bioteknologi er at bruge naturen til menneskers fordel. Men kan naturen nedbryde plastik? Svaret er: Ja! Naturen er nemlig fuld af gode løsninger for os mennesker. Forskere har for nyligt fundet en snedig bakterie. Bakterien har udviklet sig til at kunne nedbryde en bestemt type plastik. Faktisk bruger bakterien plastik for at overleve. Det er helt vildt! Da plastikaffald først har været til stede i naturen siden 1960’erne, viser det, hvor hurtigt bakterier kan tilpasse sig deres miljø.

Dette undervisningsmateriale vil kigge nærmere på nedbrydning af plastik vha. bakteriers enzymer– såkaldt bionedbrydning – og forklare kemien bag dette.

Teori

Inden du kommer til den egentlige bionedbrydning af plastik, er det vigtigt, at du får styr på noget teori. Det er teori om plastik, og hvordan celler kan ændre forskellige kemiske stoffer.

Bionedbrydning af plastik med enzymer

Undervisningsmaterialets anden del omhandler enzymer, der er i stand til at nedbryde plastik. Du kan med fordel læse teoriafsnittet, inden du går i gang med denne del af materialet.

Når forskere undersøger nye enzymer, kigger de typisk ude i naturen. I dyr er der enzymer, som nedbryder proteiner fra kød, kulhydrater fra grøntsager, og fedt fra yoghurt. Det fik forskere til at tilføje disse enzymer til vaskepulver, for at gøre tøj rent nemmere, hurtigere og mere skånsomt for tøjet.

For kun nogle få år siden fik et japansk forskerhold denne idé: ”Celler, der nedbryder plastik, kan vi finde, hvor der er meget plastik. Lad os tage ud og kigge, hvor plastikken har ligget i lang tid.”

Forskerholdet tog på en losseplads med plastikflasker. De indsamlede en masse plastikflasker og tog dem til deres laboratorie. De undersøgte, om der var celler, som kunne bionedbryde plastik – og det var der! På nogle af plastikflaskerne var der spor af bionedbrydning. Forskerholdet gik straks i gang med at kigge på, hvilken celle der kunne finde ud af det. De fandt mange forskellige celler; bakterier, svampe og andre typer celler. Efter nøje undersøgelser fandt forskerholdet bakterien, som kunne nedbryde plastikflasken. Den var aldrig blevet set før. De navngav bakterien: Ideonella sakaiensis. (Vi skriver altid navne på mikroorganismer i kursiv).

Plastiktypen, som bakterien kan bionedbryde, kaldes for: PET.

Forskerholdet fandt også ud af, bakterien kunne bruge plastiktypen PET som mad. Det er virkelig sejt! For typisk bruger bakterier sukker for at overleve.

Men hvordan kunne bakterien bionedbryde PET? Svaret er: Enzymer! Efter bakteriens opdagelse gik forskningen ud på at forstå enzymets virkemåde. Men, allerførst skulle enzymet navngives! Vi husker, at enzymers navne typisk skal have endelsen –ase og inkludere navnet på deres substrat. Substratet for enzymet er plastiktypen PET.

Forskerholdet navngav hermed enzymet: PETase.

Opgaver

I undervisningsmaterialet er der en multiple-choice opgave bestående af fem spørgsmål. De forskellige spørgsmål bliver først introduceret med yderligere teori, før de besvares. Opgaven kan løses, når undervisningsmaterialet er gennemgået.

Multiple-choice opgave kan findes herunder, eller som pdf her: Multiple-choice opgave.

Lærervejledning

En lærervejledning til undervisningsmaterialet samt løsninger til multiple-choice opgaven og andre relevante dokumenter, kan findes på lærervejledningssiden.

Kildehenvisning

Dette projekt blev udgivet i april 2022. Det er udarbejdet af Biotech Academy og er blevet opdateret løbende.