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03.11.2021 | Bodenschutz | Im Fokus | Onlineartikel

Mikroben bauen Kunststoffe im Boden ab

Autor:
Frank Urbansky
3 Min. Lesedauer

Der Kunststoffeintrag in Böden und Gewässer ist ein großes Problem. Wissenschaftler des UFZ in Leipzig haben nun in zwei Studien eine ganz natürliche Lösung für den Abbau in Böden gefunden: Mikroben.

Gerade die Landwirtschaft in Deutschland steht wegen der Nitratbelastung des Wassers vor der Aufgabe, neue Methoden der Bewirtschaftung von Ackerflächen zu finden. "Die Integration von Ökologie und marktwirtschaftlicher Ökonomie ist der Kerngedanke des derzeit dominanten umweltpolitischen Paradigmas der ökologischen Modernisierung", benennt dies für die Landwirtschaft ein Springer-Autorenkollektiv um Daniela Perbandt in seinem Buchkapitel Zielkonflikte der Bioökonomiepolitik auf Seite 77.

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Doch auch Kunststoffe gelangen massenhaft in die Böden, etwa durch Folien. Dort sind sie mit bisherigen Methoden der Bodenökologie so gut wie gar nicht zu eliminieren. Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) haben nun in zwei Studien gezeigt, welche Mikrobengemeinschaft für den Abbau zuständig ist, welche Rolle dabei das Klima spielt und warum biologisch abbaubare Kunststoffe durchaus problematisch sein könnten.

Was fördert, was hemmt den Abbau?

Die Forscher gingen folgenden Fragen nach: Wie schnell wird biologisch abbaubarer Kunststoff abgebaut? Welche Mikroorganismen sind beteiligt? Wie interagieren sie? Welche Bedingungen können den Abbauprozess fördern, welche hemmen ihn? "Wir wollten zudem wissen, wie sich die durch den Klimawandel verändernden Temperaturen oder Niederschlagsmengen auf die Abbaubarkeit der Kunststoffe auswirken", erklärt Witoon Purahong, Bodenökologe am UFZ und Erstautor der Studie.

Die Wissenschaftler führten über ein Jahr lang Versuche in der Global Change Experimental Facility (GCEF) in Bad Lauchstädt durch. Im Fokus standen Mulchfolien aus Polyethylen (PE). Diese wurden in den Versuchen ersetzt durch auf der Basis von Pflanzen hergestellte Mulchfolie, PBSA (Polybutylensuccinat-Co-Adipat).

"Wir konnten zeigen, dass bereits nach knapp einem Jahr rund 30 Prozent des PBSA abgebaut waren – das ist unter den klimatischen Bedingungen, wie sie in Deutschland derzeit herrschen, eine ganze Menge", so Purahong weiter. Die Hauptakteure seien Pilze, die durch eine vielfältige Bakteriengemeinschaft und einige weitere Mikroorganismen unterstützt würden.

Zu viel ist auch nicht gut

In einer weiteren Studie nahmen die UFZ-Forscher die Gemeinschaft der Mikroorganismen unter verschärften Bedingungen unter die Lupe. "Durch große Mengen PBSA wird die Mikrobengemeinschaft im Boden tatsächlich eine ganz andere", sagt Doktorandin Benjawan Tanunchai, Erstautorin der Studie. Bei einer Zunahme von sechs Prozent PBSA im Boden ging die Vielfalt an Pilzarten um 45 Prozent zurück, die der Archaeen, also kleiner einzelliger Mikroorganismen, um 13 Prozent. Die Düngung der Fläche in Kombination mit einer hohen PBSA-Belastung führe sogar dazu, dass sich mit Fusarium solani ein weit verbreiteter, pflanzenschädigender Pilz stark vermehre.

Aus beiden UFZ-Studien ergibt sich so eine gute und eine weniger gute Nachricht: Der Kunststoff PBSA kann im Boden vergleichsweise schnell und auch unter zukünftigen Klimabedingungen effizient abgebaut werden. Kommt PBSA allerdings in großen Mengen und zusammen mit hohen Konzentrationen an stickstoffhaltigem Dünger vor, kann sich der verzögerte Abbau aufgrund einer gestörten Mikrobengemeinschaft und des vermehrten Vorkommens von Schädlingen negativ auf die landwirtschaftliche Produktion auswirken.

Genau dieser Fakt ist schon lange Gegenstand wissenschaftlicher Diskussionen. "Biologisch abbaubare Kunststoffe (BAK), deren Entsorgung und Abbauverhalten werden jedoch kontrovers diskutiert. So gilt die biologische Abbaubarkeit sowohl als Chance im Kampf gegen die Vermüllung der Umwelt, wird aber auch als Risiko für den verstärkten Eintrag von Kunststoffen in die Umwelt betrachtet", erläutern dies die Springer-Autoren Maria Burgstaller und Jakob Weißenbacher in ihrem Zeitschriftenbeitrag Abbauverhalten und Entsorgungsoptionen biologisch abbaubarer Kunststoffe auf Seite 30.

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