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Friss Plastik, liebe Raupe

Plastik ist überall. Nun hat eine Forscherin entdeckt, dass eine Raupe dünne Plastiksäcke verdauen kann. Wie viel Hoffnung darf das geben?

Die Raupe der Grossen Wachsmotte knöpft sich ein Stück Plastik vor. Foto: César Hernández (CSIC)
Die Raupe der Grossen Wachsmotte knöpft sich ein Stück Plastik vor. Foto: César Hernández (CSIC)

Ameisenzüchter wussten es schon lange: Die Wachsmotte frisst alles. «Die Larven und Motten haben ein starkes ‹Gebiss› und können sich durch dünnen Kunststoff und Holz fressen», warnt Ameisenwiki.de. «Kunststoff wird schnell zernagt, und die Tiere verbreiten sich in der Wohnung. Dort fallen ihnen Polstermöbel, Bücher oder Weichholzmöbel zum Opfer.» Von Ameisen, so heisst es weiter, werden diese Insekten aber sehr gern gefressen. Ähnliches wissen Angler zu berichten, die die Raupen der Motten als Köder einsetzen – Spezialgeschäfte bieten die zwei Zentimeter langen, besonders nahrhaften «Wachsmaden» regelmässig an.

Aber Federica Bertocchini interessiert sich offenbar weder für Ameisen noch für das Angeln. Stattdessen hält die italienische Biologin, die an einem Institut für Biotechnologie im spanischen Santander arbeitet, in ihrer Freizeit Bienen. Und dort entdeckte sie die Raupen der Grossen Wachsmotte (Galleria mellonella) zu ihrem Ärger in deren natürlicher Umgebung: Sie frassen sich durch die Waben ihrer Bienenstöcke.

Bertocchini wollte sich das nicht gefallen lassen und sammelte einige der Raupen ein, um sie untersuchen zu können. «Ich habe sie in einen Plastiksack gesteckt», erzählte die 49-Jährige der Zeitung «La Repubblica» in Rom. «Schon wenige Stunden später war der Sack voller Löcher, und die Raupen liefen frei herum.» Ob Bücher oder Möbel angegriffen wurden, wusste das Blatt nicht zu berichten.

Von Wachs zu Plastik

Bertocchini, die sich sonst beruflich mit der Entwicklung von Embryonen befasst, reagierte nicht wie die Ameisenzüchter und führte die zerstörerische Kraft der Raupen nicht auf deren «Gebiss» zurück. Vielmehr fragte sie sich, ob dahinter mehr stecken könnte, ein interessanter Verdauungsprozess zum Beispiel – immerhin ist Bienenwachs, der natürliche Nährstoff der Raupen, in seiner chemischen Struktur mit Plastik verwandt.

Durch Zufall war sie auf die Raupen gestossen, nun setzte ein Forschungsprozess ein, der ein spektakuläres Ergebnis hervorbrachte: Die Galleria mellonella zerbeisst das Plastik nicht einfach, sondern zersetzt den Stoff durch einen biochemischen Vorgang.

Die Ergebnisse ihrer Forschung, die sie zusammen mit den Biochemikern Paolo Bombelli und Christopher Howe von der Universität Cambridge durchführte, machten vergangene Woche weltweit Schlagzeilen. Könnte die «Raupe Nimmersatt» die Menschheit und die Erde befreien von der Plage der «Raschelsäcke», die milliardenfach an Supermarktkassen verteilt werden?

Abfallblumen im Slum

Die aus Polyethylen (PE) hergestellten Tüten gehören zu den schlimmsten Verursachern der Umweltverschmutzung. Etwa 30 Prozent der gesamten Plastikherstellung entfällt auf Polyethylen – es ist das am weitesten verbreitete Plastik, liegt weit vor dem von Getränkeflaschen vertrauten PET (Polyethylenterephthalat, bei der Herstellung von Kleidern auch bekannt als Polyester). Während PET vergleichsweise leicht wiederverwertet werden kann, ist das Verfahren für PE komplizierter. Und in der Umwelt ist es über Hunderte von Jahren stabil. Zwar wurden die Raschelsäcke schon in zahlreichen Ländern verboten oder werden, wie in der Schweiz, zumindest nicht mehr gratis verteilt. Doch selbst im hoch entwickelten Europa werden immer noch fast 40 Prozent aller Plastikprodukte weder verbrannt noch wiederverwertet, sondern auf Abfalldeponien vergraben.

Anderswo auf der Welt sieht es noch schlimmer aus: In Südafrika werden die PE-Tüten ironisch «Blumen» genannt, weil sie sich um Armutssiedlungen herum wie bunte Blüten in Büschen und Bäumen festsetzen – und über Jahrzehnte nicht mehr verschwinden. Ähnlich bestimmt Plastikmüll das Strassenbild ärmerer Quartiere in Kenia oder Senegal und in Slumvierteln rund um die Welt.

Es gibt keinen Teil der Meere, in dem kein Plastik mehr gefunden wird. Foto: iStockphoto

Aus wilden oder schlecht kontrollierten Deponien wandert der Müll in Gewässer und letztlich in die Ozeane. Pro Jahr, so berechnete die UNO, gelangen acht Millionen Tonnen Plastik in die Weltmeere. Ausserhalb der Hochsaison sind auch berühmte Strände – etwa in der Toskana oder auf Bali – von Müll bedeckt, weil der Sand nicht täglich gereinigt wird.

Die UNO ruft 2017 mit der #CleanSeas-Kampagne zum Kampf gegen die Verschmutzung der Ozeane durch Plastik auf. Denn die Folgen sind verheerend. Es gibt keinen Teil der Meere, in dem kein Plastik mehr gefunden wird: in Tiefseegräben, in antarktischen Buchten, in den vom Festland am weitesten entfernten Gewässern. Dabei sind die grossen Stücke – Reste von Netzen, Seilen, Flaschen, Spielzeug – gar nicht mal die gefährlichsten, auch wenn sich darin Schildkröten, Wale oder Vögel verfangen können, auch wenn heute in den Mägen von mehr als 90 Prozent aller Seevögel Plastik zu finden ist.

Die kleine Gefahr

Nein, besonders schädlich sind mikroskopisch kleine Partikel, die durch die mechanische Zersetzung von Plastik durch Abrieb (etwa von Autopneus oder beim Waschen von synthetischer Kleidung), Welleneinwirkung, UV-Strahlung oder Temperaturschwankungen entstehen. Sie gelangen in die Organe und die Blutbahn von Tieren und damit in die Nahrungskette – und können auch vom Menschen durch Nahrungsmittel aus den Meeren wieder aufgenommen werden. Welche Schäden, welche Krankheiten sie verursachen, ist noch wenig erforscht.

Viele Sorten Plastik, darunter auch Polyethylen, gelten bisher als biologisch nicht abbaubar. Kanadische Forscher haben auf Hawaii sogar festgestellt, dass Plastik, das durch Feuer geschmolzen wurde, sich mit einem Substrat aus porösem Vulkangestein verbindet und so dauerhaft konserviert werden könnte.

Die Paläontologen der Zukunft würden über die Entdeckung eines im Fels eingeschlossenen Trinkhalmes aus Plastik rätseln. Plastik-Fels-Konglomerate könnten, so die Forscher in der Fachzeitschrift «GSA Today», als Erkennungsmerkmal für das Anthropozän gelten – das geologische Zeitalter, in dem die Menschen die Erde derart massiv verändern, dass sich das in den geologischen Strukturen niederschlägt. Damit würde Plastik ähnlich eingestuft wie künstliche Isotope, die durch Atombomben und –kraftwerke erzeugt werden.

Eine Vorliebe für Wachs

Federica Bertocchini interessierte sich schon lange für die Frage, «ob störende Materialien wie Plastik biologisch abbaubar sind, Stoffe, die für Tiere schädlich, aber gleichzeitig für die Biomedizin, die Elektronik und die Lebensmittelindustrie unersetzbar sind», wie sie «La Repubblica» sagte. Deshalb bat sie den Biochemiker Paolo Bombelli, den sie von gemeinsamen Studienjahren am University College in London kannte, um seine Mitarbeit. Vergleichbare Untersuchungen, etwa über die Wirkung bestimmter Bakterien auf Plastik, hat es schon gegeben. Sogar Bakterien aus dem Darm von Raupen wurden schon zu diesem Zweck gezüchtet.

Doch die Ergebnisse waren bisher enttäuschend. Eine geringe Zersetzung von PE-Proben wurde festgestellt, aber sie dauerte Wochen oder Monate und musste oft noch durch andere Prozesse wie Erhitzung unterstützt werden.

Dabei sind die Raupen der Galleria mellonella nicht nur unter Ameisenzüchtern und Anglern, sondern auch unter Naturwissenschaftlern seit Jahrzehnten bekannt – beispielsweise zur Erforschung von Immunreaktionen. Ihre Vorliebe für Wachs als Nahrungsmittel war ebenfalls kein Geheimnis – sie sind für Imker eine Plage. Im Zusammenhang mit Plastik wurden sie aber noch nie umfassend untersucht.

Zu Paste zermalmt

Um auszuschliessen, dass die Raupen die PE-Tüten nicht nur zerkauten, sondern tatsächlich verdauten, wählten Bertocchini und ihre Kollegen eine vergleichsweise grobe Methode: Sie beschafften sich bei Hobby Zoo Pinto, einem spanischen Geschäft für Tierbedarf, genügend Exemplare der Tiere, um sie zu «homogenisieren», wie es im Forschungsbericht heisst: Die Larven wurden in einem Mixer zu einer Paste zermalmt. Diese wurde auf PE-Proben verteilt – die sich langsam auflösten. Chemisch bedeutet das, dass die langen, äusserst stabilen Ketten organischer Moleküle, aus denen das Plastik besteht, in kleinere Teile zerlegt werden, die ihrerseits leichter zu verarbeiten sind.

Der genaue chemische Vorgang ist noch nicht bekannt. Schon jetzt ist allerdings klar, dass die Wachsmaden PE wesentlich schneller zersetzen als jeder andere bisher entdeckte Organismus. Das bedeutet aber nicht, dass in absehbarer Zeit Heerscharen von Raupen in Mülldeponien ausgesetzt werden. Dazu sind die Müllberge zu gross und selbst die gefrässigen Larven zu wenig effizient. Auch tonnenweise Raupenpaste ist keine Antwort.

Ziel muss es sein, den tatsächlichen Wirkstoff – ob von einem spezialisierten Bakterium oder von Galleria mellonella selbst erzeugt – synthetisch herzustellen. «Die Geschwindigkeit der Zersetzung deutet auf ein Enzym hin», meinen die Forscher. So könnte ein industrieller Prozess entstehen, der mit biochemischen Methoden einen Grossteil der PE-Produkte unschädlich machen könnte. Eines der Zersetzungsprodukte ist Glycol, das etwa als Frostschutzmittel Verwendung findet, also verwertbar ist.

Forscher könnten reich werden

Bertocchini und ihre Kollegen setzen grosse Hoffnungen auf diesen noch zu entwickelnden industriellen Prozess – auch persönliche. Schon vor mehr als zwei Jahren, lange vor der Veröffentlichung ihrer Forschungsergebnisse in der Zeitschrift «Current Biology», gründeten sie in England eine Firma, die sich um die Vermarktung kümmern soll. Die Entdecker wollen also finanziell profitieren.

Im Moment warnen sie allerdings, dass es noch Jahre dauern wird, bis ein solches Verfahren ausgereift ist. Von der Notwendigkeit, die Menge an Plastikmüll zu reduzieren und unser tägliches Konsumverhalten zu verändern, befreit uns also auch diese Raupe nicht.

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