{"id":55101,"date":"2018-08-09T07:35:14","date_gmt":"2018-08-09T05:35:14","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F1153019%2Fbodenmikroben-bauen-kunststofffolie-ab.html%3FWT.mc_id%3Dca0065"},"modified":"2018-08-07T13:42:09","modified_gmt":"2018-08-07T11:42:09","slug":"bodenmikroben-bauen-kunststofffolie-ab","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/bodenmikroben-bauen-kunststofffolie-ab\/","title":{"rendered":"Bodenmikroben bauen Kunststofffolie ab"},"content":{"rendered":"<p><strong>D\u00fcnne Mulch-Folien aus Polyethylen werden in vielen L\u00e4ndern im Ackerbau eingesetzt und verschmutzen dort B\u00f6den massiv. Nun zeigen Forscher der ETH Z\u00fcrich und der Eawag auf, dass es Alternativen gibt: Folien aus dem Kunststoff PBAT werden im Boden biologisch abgebaut.<\/strong><\/p>\n<figure id=\"attachment_55464\" aria-describedby=\"caption-attachment-55464\" style=\"width: 540px\" class=\"wp-caption alignnone\"><a href=\"https:\/\/www.ethz.ch\/de\/news-und-veranstaltungen\/eth-news\/news\/2018\/07\/bodenbakterien-bauen-plastikfolien-ab\/_jcr_content\/news_content\/fullwidthimage\/image.imageformat.lightbox.207744835.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-55464\" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-content\/uploads\/2018\/07\/image.imageformat.fullwidth.207744835.jpg\" alt=\"image.imageformat.fullwidth.207744835\" width=\"540\" height=\"269\" srcset=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2018\/07\/image.imageformat.fullwidth.207744835.jpg 930w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2018\/07\/image.imageformat.fullwidth.207744835-300x150.jpg 300w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2018\/07\/image.imageformat.fullwidth.207744835-600x299.jpg 600w\" sizes=\"auto, (max-width: 540px) 100vw, 540px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-55464\" class=\"wp-caption-text\">Nach wenigen Wochen im Boden besiedelten bereits zahlreiche Mikroorganismen die Oberfl\u00e4che der PBAT-Folie und hatten mit dem biologischen Abbau des Polymers begonnen. (Elektronenmikroskopie-Bild: ETH Z\u00fcrich \/ Gruppe Umweltchemie)<\/figcaption><\/figure>\n<p>Unsere Welt ertrinkt in einer Plastikflut. Acht Millionen Tonnen Plastik landen jedes Jahr in den Weltmeeren. Auch landwirtschaftlich genutzte B\u00f6den bleiben nicht verschont. Im grossen Stil decken Bauern weltweit B\u00f6den mit Mulch-Folien aus Polyethylen (PE) ab, um Unkr\u00e4uter einzud\u00e4mmen, die Bodentemperatur zu erh\u00f6hen und den Boden feucht zu halten. Auf diese Weise k\u00f6nnen sie den Ertrag von Nutzpflanzen steigern.<\/p>\n<p>Nach der Ernte k\u00f6nnen die Landwirte diese Folien jedoch oft nicht komplett einsammeln, insbesondere dann, wenn sie nur wenige Mikrometer d\u00fcnn sind. Somit gelangen PE-Folienr\u00fcckst\u00e4nde in den Boden und reichern sich an, da sie dort nicht abgebaut werden. \u00a0Die Folienreste senken allerdings die Bodenfruchtbarkeit, st\u00f6ren den Wasserhaushalt und schr\u00e4nken das Wachstum von Nutzpflanzen ein.<\/p>\n<h3>Bakterien mineralisieren alternatives Polymer<\/h3>\n<p>Forscher der ETH Z\u00fcrich und der Eawag zeigen nun in einer interdisziplin\u00e4ren Studie auf, dass es durchaus Anlass zu Hoffnung gibt. In ihrer j\u00fcngsten Studie weisen sie nach, dass Bodenmikroben alternative Folien aus dem Kunststoff Polybutylenadipat-terephthalat (PBAT) abbauen k\u00f6nnen. Ihre Arbeit erschien soeben in der Fachzeitschrift Science Advances.<\/p>\n<p>Unter der \u00c4gide von Michael Sander, Kristopher McNeill und Hans-Peter Kohler konnte der ehemalige ETH-Doktorand Michael Zumstein nachweisen, dass die Mikroorganismen den Kohlenstoff des Polymers sowohl f\u00fcr ihren Energiestoffwechsel als auch f\u00fcr den Aufbau ihrer Biomasse nutzen.<\/p>\n<div class=\"BorlabsCookie _brlbs-cb-youtube\">\n<div class=\"_brlbs-content-blocker\">\n<div class=\"_brlbs-embed _brlbs-video-youtube\"> <img decoding=\"async\" class=\"_brlbs-thumbnail\" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-content\/plugins\/borlabs-cookie\/assets\/images\/cb-no-thumbnail.png\" alt=\"YouTube\"> <\/p>\n<div class=\"_brlbs-caption\">\n<p>By loading the video, you agree to YouTube&#8217;s privacy policy.<br \/><a href=\"https:\/\/policies.google.com\/privacy?hl=en&amp;gl=en\" target=\"_blank\" rel=\"nofollow noopener noreferrer\">Learn more<\/a><\/p>\n<p><a class=\"_brlbs-btn _brlbs-icon-play-white\" href=\"#\" data-borlabs-cookie-unblock role=\"button\">Load video<\/a><\/p>\n<p><label><input type=\"checkbox\" name=\"unblockAll\" value=\"1\" checked> <small>Always unblock YouTube<\/small><\/label><\/p><\/div>\n<\/p><\/div>\n<\/p><\/div>\n<div class=\"borlabs-hide\" data-borlabs-cookie-type=\"content-blocker\" data-borlabs-cookie-id=\"youtube\"><script type=\"text\/template\">PGlmcmFtZSB0aXRsZT0iQm9kZW5taWtyb2JlbiBiYXVlbiBLdW5zdHN0b2ZmZm9saWUgYWIiIHdpZHRoPSI1MDAiIGhlaWdodD0iMjgxIiBzcmM9Imh0dHBzOi8vd3d3LnlvdXR1YmUtbm9jb29raWUuY29tL2VtYmVkL2R5NzM5dnFLVzNrP2ZlYXR1cmU9b2VtYmVkIiBmcmFtZWJvcmRlcj0iMCIgYWxsb3c9ImFjY2VsZXJvbWV0ZXI7IGF1dG9wbGF5OyBjbGlwYm9hcmQtd3JpdGU7IGVuY3J5cHRlZC1tZWRpYTsgZ3lyb3Njb3BlOyBwaWN0dXJlLWluLXBpY3R1cmU7IHdlYi1zaGFyZSIgcmVmZXJyZXJwb2xpY3k9InN0cmljdC1vcmlnaW4td2hlbi1jcm9zcy1vcmlnaW4iIGFsbG93ZnVsbHNjcmVlbj48L2lmcmFtZT4=<\/script><\/div>\n<\/div>\n<p>Video: ETH Z\u00fcrich<\/p>\n<p>\u00abDiese Arbeit zeigt zum ersten Mal direkt auf, dass Bodenmikroorganismen PBAT-Folien im Boden mineralisieren und Kohlenstoff aus dem Polymer in ihre Biomasse \u00fcberf\u00fchren\u00bb, sagt Michael Sander, Senior Scientist im Bereich Organische Umweltchemie am Departement Umweltsystemwissenschaften der ETH Z\u00fcrich.<\/p>\n<p>PBAT ist wie PE ein erd\u00f6lbasiertes Polymer. Da ersteres im Kompost als biologisch abbaubar gilt, haben die ETH- und Eawag-Forscher den Bioabbau dieses Kunststofftyps nun auch in B\u00f6den untersucht. Polyethylen ist hingegen weder im Kompost noch im Boden abbaubar.<\/p>\n<h3>Polymer mit Kohlenstoff <strong><sup>13<\/sup><\/strong>C markieren<\/h3>\n<p>In ihren Versuchen verwendeten die Forscher speziell f\u00fcr diesen Zweck hergestelltes PBAT-Material, bei dessen Produktion eine bestimmte Menge an Monomeren verwendet wurden, die mit dem etwas schwereren, stabilen Kohlenstoffisotop 13C markiert waren. Dieses Isotop diente den Wissenschaftlern dazu, den Weg des Polymerkohlenstoffs w\u00e4hrend des biologischen Abbaus im Boden nachzuverfolgen.<\/p>\n<p>Bauen die Bodenmikroben das PBAT ab, setzen sie zwangsl\u00e4ufig auch den <strong><sup>13<\/sup><\/strong>C-Kohlenstoff frei. Mit geeigneten Messinstrumenten l\u00e4sst sich dieser schliesslich sowohl in Stoffwechselprodukten wie Kohlendioxid (CO<sub>2<\/sub>) aus der Zellatmung der Mikroben als auch in Zellstrukturen, welche die Organismen erzeugt haben, nachweisen.<\/p>\n<h3>Echter biologischer Abbau<\/h3>\n<p>\u00abDas Elegante an dieser Studie ist, dass wir stabile Kohlenstoffisotope genutzt haben, um den Verbleib des Kohlenstoffs aus dem Polymer pr\u00e4zise im Boden nachverfolgen zu k\u00f6nnen\u00bb, sagt Erstautor Michael Zumstein.<\/p>\n<p>Auf diese Weise ist es den Forschenden zum ersten Mal gelungen, einen wissenschaftlich stringenten Beweis zu f\u00fchren, dass ein Kunststoff im Boden effektiv biologisch abgebaut werden kann. Denn nicht alle Materialien, die in der Vergangenheit als \u00abbiologisch abbaubar\u00bb bezeichnet wurden, sind es tats\u00e4chlich. \u00abUnter biologischen Abbau verstehen wir, dass die Mikroben allen Kohlenstoff aus den Polymer-Ketten f\u00fcr die Energiegewinnung und zum Aufbau neuer Biomasse nutzen \u2013 so wie wir es f\u00fcr PBAT zeigen konnten\u00bb, sagt Umweltmikrobiologe Hans-Peter Kohler von der Eawag.<\/p>\n<p>Biologisch abbaubare Kunststoffe unterscheiden sich fundamental von solchen, die in der Umwelt, zum Beispiel nach Sonnenbestrahlung, in kleine Plastikpartikel zerfallen, nicht aber mineralisiert werden. \u00abViele Plastikmaterialien zerbr\u00f6seln nur, und Bruchst\u00fccke verbleiben als Mikroplastik in der Umwelt, auch wenn wir sie von blossem Auge nicht mehr sehen\u00bb, betont Kohler.<\/p>\n<figure id=\"attachment_55466\" aria-describedby=\"caption-attachment-55466\" style=\"width: 239px\" class=\"wp-caption alignleft\"><a href=\"https:\/\/www.ethz.ch\/de\/news-und-veranstaltungen\/eth-news\/news\/2018\/07\/bodenbakterien-bauen-plastikfolien-ab\/_jcr_content\/news_content\/twocolumn\/par_left\/fullwidthimage\/image.imageformat.lightbox.1537670290.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-55466 \" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-content\/uploads\/2018\/08\/image.imageformat.twocolumn.1537670290-300x200.jpg\" alt=\"image.imageformat.twocolumn.1537670290\" width=\"239\" height=\"159\" srcset=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2018\/08\/image.imageformat.twocolumn.1537670290-300x200.jpg 300w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2018\/08\/image.imageformat.twocolumn.1537670290-600x400.jpg 600w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2018\/08\/image.imageformat.twocolumn.1537670290.jpg 930w\" sizes=\"auto, (max-width: 239px) 100vw, 239px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-55466\" class=\"wp-caption-text\">Ein ETH-Umweltforscher bef\u00fcllt eine Flasche mit Erdmaterial und einem St\u00fcck PBAT-Folie, um deren biologischen Abbau unter kontrollierten Bedingungen untersuchen zu k\u00f6nnen.<\/figcaption><\/figure>\n<p>Bei ihrem Versuch f\u00fcllten die Wissenschaftler je 60 Gramm Erde in Flaschen von einem Deziliter Volumen und steckten PBAT auf Tr\u00e4germedien in das Bodenmaterial.<\/p>\n<p>Nach sechs Wochen untersuchten die Forscher, ob sich Mikroorganismen auf dem Polymer angesiedelt hatten. Kohlenstoffdioxid, das aus der Flasche ausstr\u00f6mte, analysierten sie auf den Anteil des Kohlenstoffisotops <strong><sup>13<\/sup><\/strong>C. Den Einbau des Polymerkohlenstoffs in die Biomasse von Mikroorganismen auf der Polymeroberfl\u00e4che bestimmten sie zusammen mit Forschern der Universit\u00e4t Wien.<\/p>\n<h3>Zu fr\u00fch f\u00fcr Entwarnung<\/h3>\n<figure id=\"attachment_55467\" aria-describedby=\"caption-attachment-55467\" style=\"width: 234px\" class=\"wp-caption alignright\"><a href=\"https:\/\/www.ethz.ch\/de\/news-und-veranstaltungen\/eth-news\/news\/2018\/07\/bodenbakterien-bauen-plastikfolien-ab\/_jcr_content\/news_content\/twocolumn\/par_right\/fullwidthimage\/image.imageformat.lightbox.1533749326.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-55467 \" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-content\/uploads\/2018\/08\/image.imageformat.twocolumn.1533749326-300x200.jpg\" alt=\"image.imageformat.twocolumn.1533749326\" width=\"234\" height=\"156\" srcset=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2018\/08\/image.imageformat.twocolumn.1533749326-300x200.jpg 300w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2018\/08\/image.imageformat.twocolumn.1533749326-600x400.jpg 600w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2018\/08\/image.imageformat.twocolumn.1533749326.jpg 930w\" sizes=\"auto, (max-width: 234px) 100vw, 234px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-55467\" class=\"wp-caption-text\">Das Erdmaterial mit Folienst\u00fccken wird im Klimaschrank inkubiert. Mikroorganismen, welche die Folie abbauen, geben CO2 ab, das kontinuierlich analysiert wird.<\/figcaption><\/figure>\n<p>Wie lange PBAT in landwirtschaftlichen B\u00f6den verbleibt, k\u00f6nnen die Forscher noch nicht voraussagen. Um den Abbau der PBAT-Folie unter Umweltbedingungen zu untersuchen, sind Langzeitstudien auf verschiedenen B\u00f6den und unter unterschiedlichen Bedingungen im Freiland n\u00f6tig.<\/p>\n<p>\u00abEs gibt leider noch keinen Grund zum Jubeln: das globale Umweltproblem der Plastikverschmutzung haben wir nicht gel\u00f6st\u00bb, sagt Sander. \u00abAber wir haben einen ersten, sehr wichtigen Schritt in Richtung Abbaubarkeit von Plastik in B\u00f6den gemacht.\u00bb<\/p>\n<p>Er warnt allerdings vor \u00fcberzogenen Erwartungen bez\u00fcglich des biologischen Abbaus von Kunststoffen in der Umwelt: \u00abDie Ergebnisse lassen sich nicht direkt auf andere Umweltsysteme \u00fcbertragen. Zum Beispiel ist der Bioabbau von Polymeren im Meerwasser m\u00f6glicherweise deutlich langsamer, da dort andere Bedingungen vorherrschen und andere Mikroben leben.\u00bb<\/p>\n<figure id=\"attachment_55468\" aria-describedby=\"caption-attachment-55468\" style=\"width: 511px\" class=\"wp-caption alignnone\"><a href=\"https:\/\/www.ethz.ch\/de\/news-und-veranstaltungen\/eth-news\/news\/2018\/07\/bodenbakterien-bauen-plastikfolien-ab\/_jcr_content\/news_content\/fullwidthimage_529269887\/image.imageformat.lightbox.195960927.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-55468\" src=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-content\/uploads\/2018\/08\/image.imageformat.fullwidth.195960927.jpg\" alt=\"image.imageformat.fullwidth.195960927\" width=\"511\" height=\"341\" srcset=\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2018\/08\/image.imageformat.fullwidth.195960927.jpg 551w, https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2018\/08\/image.imageformat.fullwidth.195960927-300x200.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 511px) 100vw, 511px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-55468\" class=\"wp-caption-text\">Weltweit &#8211; wie hier in China &#8211; werden sehr d\u00fcnne Mulchfolien aus nicht-abbaubarem Polyethylen eingesetzt. Diese zerreissen leicht, verbleiben im Boden und verschmutzen diesen massiv. (Bild: Liu EK et al. 2014 Environ. Res. Lett. 9 091001, CC 3.0)<\/figcaption><\/figure>\n<h3>Neues Werkzeug erschaffen<\/h3>\n<p>Die Forscher erwarten, dass ihre Studie auch in der Industrie Beachtung findet. \u00abWir haben eine Analytik entwickelt, die der Industrie die T\u00fcre \u00f6ffnet f\u00fcr Umweltvertr\u00e4glichkeitspr\u00fcfungen ihrer Produkte. Dank unserer Methode kann sie dazu \u00fcbergehen, biologisch abbaubare Materialien f\u00fcr Mulch-Folien herzustellen und die d\u00fcnnen PE-Folien zu ersetzen\u00bb, sagt ETH-Professor und Mitautor Kristopher McNeill.<\/p>\n<p>Bislang gibt es erst wenige Chemiefirmen, die auf die umweltvertr\u00e4glicheren aber etwas teureren PBAT-Folien setzen. Dazu z\u00e4hlt die deutsche Chemiefirma BASF, die diese Studie unterst\u00fctzt hat. \u00abIm Vergleich zur gesamten in Umlauf gebrachten Plastikmenge spielen die bioabbaubaren Mulch-Folien bislang eine kleine Rolle. Aber diese Produkte sind ein wichtiger Anfang, da sie landwirtschaftliche B\u00f6den entlasten und langfristig vor der Anreicherung mit Plastik sch\u00fctzen k\u00f6nnen\u00bb, sagt Sander.<\/p>\n<p>Eine weitere M\u00f6glichkeit, den Eintrag von Plastik in B\u00f6den zu verringern, ist auch das Verwenden dickerer Mulch-Folien, wie sie auch in der Schweizer Landwirtschaft verwendet werden. Diese lassen sich nach Gebrauch einsammeln, wiederverwenden oder in der Kehrichtverbrennung entsorgen.<\/p>\n<h3><\/h3>\n<h3>Literaturhinweis<\/h3>\n<p>Zumstein MT, Schintlmeister A, Nelson TF, Baumgartner R, Woebken D, Wagner M, Kohler H-P E, McNeill K, Sander M. Biodegradation of synthetic polymers in soils: Tracking carbon into CO2 and microbial biomass. Science Advances, 25 Juli 2018, <a href=\"http:\/\/doi.org\/10.1126\/sciadv.aas9024\" target=\"_blank\">doi: 10.1126\/sciadv.aas9024<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>D\u00fcnne Mulch-Folien aus Polyethylen werden in vielen L\u00e4ndern im Ackerbau eingesetzt und verschmutzen dort B\u00f6den massiv. Nun zeigen Forscher der ETH Z\u00fcrich und der Eawag auf, dass es Alternativen gibt: Folien aus dem Kunststoff PBAT werden im Boden biologisch abgebaut. Unsere Welt ertrinkt in einer Plastikflut. 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