Hoe superwormen polystyreen omzetten in een gezonde maaltijd
Een van de grootste ecologische problemen van vandaag is het gebruik van kunststoffen en de afbraak ervan. In de natuur worden deze van aardolie afgeleide voorwerpen door maar heel weinig dieren verwerkt, wat leidt tot een buitensporige opeenhoping die nooit opgelost kan worden. Onlangs zijn echter enkele superwormen ontdekt die in staat zijn polystyreen (een soort plastic) in voedsel om te zetten.
Geëxtrudeerd polystyreen, ook piepschuim genoemd, is een van de meest gebruikte kunststoffen voor voedselverpakking en zelfs huishoudelijke apparaten. Daarom is het niet verwonderlijk dat er overvloedig afval ontstaat dat gevaarlijk is voor het milieu. Daarom is het bestaan van deze zogenaamde superwormen, die piepschuim omzetten in voedsel, zo belangrijk. Leer meer over ze in het onderstaande artikel.
Waarom zijn kunststoffen moeilijk af te breken?
Kunststoffen zijn opgebouwd uit reusachtige moleculen, macromoleculen genoemd, die kunstmatig uit kleinere koolstofmoleculen worden gemaakt. Dit proces heet polymerisatie en zorgt ervoor dat ze een hoge chemische inertheid hebben. Dit betekent dat ze niet zo gevoelig zijn voor oxidatie, vocht, of aantasting door bepaalde chemicaliën.
Dit betekent dat micro-organismen, zoals bacteriën, schimmels en protozoa, grote moeite hebben om kunststoffen om te zetten in organisch materiaal. Daarom duurt de natuurlijke afbraak, die slechts enkele maanden of een paar jaar zou moeten duren, enkele honderden jaren.
Dankzij hun inerte eigenschappen zijn kunststoffen maar al te nuttig geworden voor het menselijk leven, doordat ze helpen voedsel te beschermen tegen natuurlijke afbraak. Diezelfde eigenschap maakt ze echter een ernstig gevaar voor het ecosysteem, want ze doen er tussen de 100 en 1.000 jaar over om uiteen te vallen.
De superwormen die polystyreen eten
Een studie (Engelse link) gepubliceerd in het tijdschrift Milieukunde & Technologie vermeldt dat verschillende soorten meelwormen in staat waren te overleven in een met polystyreen verontreinigde omgeving. Bovendien waren ze in staat grote hoeveelheden van dit plastic te verteren en om te zetten in kooldioxide.
Deze kleine wormpjes zijn eigenlijk de larven van de meelwormkever (Tenebrio spp.), dus het was heel verrassend dat ze zo’n vermogen hadden. Als klap op de vuurpijl konden ze overleven door het polystyreen gewoon op te eten. Zonder dat ze een andere soort voedsel nodig hadden.
In 2022 ontdekte een groep wetenschappers (Engelse link) aan de Universiteit van Queensland (Australië) dat de meelworm niet de enige was die polystyreen kon opeten. Een andere keversoort, Zophobas morio, had dit vermogen ook. Hij voltooide zelfs zijn hele levenscyclus met alleen dit plastic als voedsel.
Waarom worden ze superwormen genoemd?
Het is belangrijk op te merken dat de afbraak van polystyreen niet leidt tot het gebruik ervan als voedselbron. Met andere woorden, het simpele feit dat meelwormen in staat zijn dit plastic te desintegreren, betekent niet dat ze voedingsstoffen verkrijgen door het op te eten. Dit is wat er gebeurt met larven van het geslacht Tenebrio.
In het geval van Zophobas morio breken de wormen polystyreen af. Ze verkrijgen er energie en voedingsstoffen door, wat ze tot superwormen maakt. Deze unieke eigenschap opent de mogelijkheid om ze te gebruiken om de vervuiling door plastic afval te verminderen.
Hoe slagen ze erin polystyreen af te breken?
Het vermogen van superwormen om polystyreen af te breken wordt geleverd door de micro-organismen die in hun darmen voorkomen. Deze piepkleine wezentjes breken de plastic moleculen af en geven hun voedingsstoffen af. Zonder hen zouden de polystyreen fragmenten het hele spijsverteringsstelsel passeren en er onveranderd uitkomen.
In het laboratorium zijn 100 superwormen in staat om per dag tussen 34 en 39 milligram piepschuim af te breken. Ongeveer 50% van het plastic wordt als voedingsstof gebruikt, terwijl de rest in kooldioxide wordt omgezet.
De laatste stap
De micro-organismen die de darm van superwormen bewonen zijn zeer divers en verschillend. Elk daarvan ondersteunt de spijsvertering op een andere manier.
Van al die micro-organismen zijn er maar een paar die echt helpen bij de vernietiging en benutting van plastic bestanddelen. Daarom gebruikten de wetenschappers metagenomics technieken om de darmmicrobiota te analyseren en de boosdoeners te vinden.
Hoewel het eenvoudig klinkt, is het proces tijdrovend en gaat het gepaard met het analyseren van een enorme hoeveelheid gegevens. Het resultaat was dat men alleen de bacteriegeslachten Pseudomonas, Rhodococcus en Corynebacterium als mogelijke boosdoeners identificeerde.
Hoewel ze niet vaststelden welk gen of welke genen betrokken waren bij de afbraak van polystyreen, is dit onderzoek een duidelijke vooruitgang in de strijd tegen de plasticvervuiling.
Het is zeer waarschijnlijk dat de volgende stap gericht zal zijn op het vinden van de enzymen die verantwoordelijk zijn voor dit verschijnsel. Dit zou voldoende zijn om ze synthetisch en in grote hoeveelheden te produceren zonder afhankelijk te zijn van de worm.
Zoals je ziet, kan het nog enkele jaren duren voor het probleem van de plasticvervuiling is opgelost. Maar de huidige vooruitgang is veelbelovend en de verwachtingen zijn hooggespannen. Op dit moment kunnen we alleen maar hopen dat het onderzoek vlot verloopt en dat de mensheid spoedig de voordelen ervan zal genieten.
Alle aangehaalde bronnen zijn grondig gecontroleerd door ons team om hun kwaliteit, betrouwbaarheid, actualiteit en geldigheid te waarborgen. De bibliografie van dit artikel werd beschouwd als betrouwbaar en wetenschappelijk nauwkeurig.
- Sun, J., Prabhu, A., Aroney, S., & Rinke, C. (2022). Insights into plastic biodegradation: community composition and functional capabilities of the superworm (Zophobas morio) microbiome in styrofoam feeding trials. bioRxiv.
- Yang, Y., Yang, J., Wu, W. M., Zhao, J., Song, Y., Gao, L., … & Jiang, L. (2015). Biodegradation and mineralization of polystyrene by plastic-eating mealworms: Part 1. Chemical and physical characterization and isotopic tests. Environmental science & technology, 49(20), 12080-12086.
- Zielińska, E., Zieliński, D., Jakubczyk, A., Karaś, M., Pankiewicz, U., Flasz, B., … & Lewicki, S. (2021). The impact of polystyrene consumption by edible insects Tenebrio molitor and Zophobas morio on their nutritional value, cytotoxicity, and oxidative stress parameters. Food Chemistry, 345, 128846.
- Brandon, A. M., Gao, S. H., Tian, R., Ning, D., Yang, S. S., Zhou, J., … & Criddle, C. S. (2018). Biodegradation of polyethylene and plastic mixtures in mealworms (larvae of Tenebrio molitor) and effects on the gut microbiome. Environmental science & technology, 52(11), 6526-6533.
- Machona, O., Chidzwondo, F., & Mangoyi, R. (2022). Tenebrio molitor: possible source of polystyrene-degrading bacteria. BMC biotechnology, 22(1), 1-12.