Mikrober i hav och jordar utvecklas för att äta plast, visar en ny studie i ett genombrott som kan hjälpa till att öka återvinningen av kommersiellt förpackningsavfall.
Forskare i Sverige mätte prover av DNA på hundratals platser runt om i världen, tagna från både mark och vatten.
De hittade 30 000 enzymer i dessa DNA-prover som har potential att bryta ner 10 olika typer av vanlig plast, inklusive det allmänt använda polyetylentereftalatet (PET).
Dessutom verkar det finnas en högre koncentration av plastätande mikrober där det finns mer plastavfall för dem att bryta ner.
Man tror att den skyhöga användningen av plast för förpackningar under de senaste 70 åren har gett “tillräcklig evolutionstid” för olika mikrober som finns i miljön att svara på dessa föreningar.
Antalet mikrobiella enzymer med förmåga att bryta ned plast växer, i korrelation med lokala nivåer av plastföroreningar, enligt forskning ledd av experter vid Chalmers tekniska högskola, Sverige. Massproduktionen av plast har exploderat de senaste 70 åren eller så från cirka 2 miljoner ton per år till cirka 380 miljoner. På bilden är plastavfall i Lviv, Ukraina
Massproduktionen av plast har exploderat från cirka 2 miljoner ton per år 1950 till cirka 380 miljoner, enligt Our World in Data.
Några av de platser som innehöll de högsta mängderna var notoriskt mycket förorenade områden, inklusive Medelhavet och södra Stilla havet.
Den nya studien leddes av forskare vid Chalmers tekniska högskola (CUT), och publicerades i tidskriften mBIO.
“Med våra modeller hittade vi flera bevis som stöder det faktum att den globala mikrobiomens plastnedbrytande potential korrelerar starkt med mätningar av miljömässig plastförorening”, säger författaren Aleksej Zelezniak.
Detta är “en betydelsefull demonstration” av hur miljön “svarar på den press vi utsätter den för”, sa han.
Att använda syntetisk biologi – att göra om organismer för användbara ändamål – är av avgörande betydelse i kampen mot avfall, eftersom naturliga plastnedbrytningsprocesser är mycket långsamma, säger forskarna.
Till exempel varierar den förväntade livslängden för en polyetylentereftalat (PET)-flaska under omgivande förhållanden från 16 till 48 år.
Forskare tog jord- och vattenprover från 169 platser i 38 länder, enligt kartan ovan. Platserna markerade med lila var jordprover. Vattenprover kom från Medelhavet (ljusblått), Röda havet (mörkblått), Joniska havet (ljusgrönt), Södra havet (mörkgrönt), Atlanten (röd/rosa) och Atlanten (orange)
Det är redan känt att olika enzymer har förmågan att bryta ner olika plaster. Under 2016 upptäckte forskare i Japan en bakterie som livnärde sig på den mycket använda PET.
Bakterien, kallad Ideonella sakaiensis 201-F6, kan använda PET som sin energikälla, rapporterade de.
Det japanska teamets ytterligare undersökning identifierade enzymer som arbetar med vatten för att bryta ner PET till dess enklare monomerbyggstenar.
För den nya studien tog forskarna jord- och vattenprover från 169 platser i 38 länder, inklusive USA, Indien, Kina, Australien och Atlanten och Stilla havet.
Bland proverna använde forskare datormodellering för att söka efter mikrobiella enzymer med plastnedbrytande potential.
Denna information korsrefererades sedan med de officiella siffrorna för plastavfallsföroreningar över länder och hav.
Forskarna kontrollerade för eventuella “falska positiva” med hjälp av data från den mänskliga mikrobiomet – de samlade genomen av mikroorganismer i vår tarm, som inte tros innehålla plastätande enzymer.
Totalt hittades över 30 000 enzym “homologer” med potential att bryta ner 10 olika typer av vanlig plast.
Homologer är medlemmar av proteinsekvenser som delar liknande egenskaper.
PET är en klar, stark och lätt plast som används flitigt för att förpacka mat och dryck, inklusive vattenflaskor. Plastflaskor gjorda av PET visas här
“Detta är en överraskande upptäckt som verkligen illustrerar frågans omfattning”, säger författaren Jan Zrimec vid National Institute of Biology i Slovenien.
“För närvarande är mycket lite känt om dessa plastnedbrytande enzymer, och vi förväntade oss inte att hitta ett så stort antal av dem över så många olika mikrober och miljömässiga livsmiljöer.”
Forskarna tror att deras resultat potentiellt kan användas för att upptäcka och anpassa enzymer för nya återvinningsprocesser.
“Nästa steg skulle vara att testa de mest lovande enzymkandidaterna i labbet för att noggrant undersöka deras egenskaper och graden av plastisk nedbrytning de kan uppnå”, säger Zelezniak.
“Därifrån kan du konstruera mikrobiella samhällen med riktade nedbrytande funktioner för specifika polymertyper.”
Åtta miljoner ton plast hittar sin väg ut i havet varje år
Av 30 miljarder plastflaskor som används av brittiska hushåll varje år återvinns för närvarande endast 57 procent.
När hälften av dessa går till deponi går hälften av alla plastflaskor som återvinns till avfall.
Runt 700 000 plastflaskor om dagen slutar som skräp.
Detta beror till stor del på plast som lindas runt flaskor som inte är återvinningsbara.
Flaskor är en stor bidragande orsak till den ökande mängden plastavfall i världshaven.
Forskare varnade för att åtta miljoner ton plast för närvarande hamnar i havet varje år – motsvarande en lastbil varje minut.
Mängden plastskräp i världshaven kommer att uppväga fisk år 2050 om inte världen vidtar drastiska åtgärder för att återvinna ytterligare, avslöjade en rapport som släpptes 2016.
Med nuvarande takt kommer detta att förvärras till fyra lastbilslaster per minut år 2050 och överträffa det inhemska livet och bli den största massan som bor i haven.
En överväldigande 95 procent av plastförpackningarna – värda £65 – £92 miljarder – går förlorade för ekonomin efter en enda användning, konstaterade Ellen MacArthur Foundations rapport.
Och tillgänglig forskning uppskattar att det finns mer än 150 miljoner ton plast i havet idag.
Plastföroreningar förstör världens ekosystem, både marina och terrestra. Det skräpar ner strandlinjer, fångar djur och kväver hela populationer av djur
Så mycket plast dumpas i havet varje år att det skulle fylla fem bärkassar för varje fot av kusten på planeten, har forskare varnat.
Mer än hälften av plastavfallet som rinner ut i haven kommer från bara fem länder: Kina, Indonesien, Filippinerna, Vietnam och Sri Lanka.
Det enda industrialiserade västlandet på listan över de 20 bästa plastförorenarna är USA på nummer 20.
USA och Europa missköter inte sitt insamlade avfall, så plastavfallet som kommer från dessa länder beror på skräp, sa forskare.
Medan Kina är ansvarigt för 2,4 miljoner ton plast som tar sig ut i havet, nästan 28 procent av världens totala totala mängd, bidrar USA med bara 77 000 ton, vilket är mindre än en procent, enligt studien publicerad i tidskriften Science .