Mikroplastiku obično zamišljamo kao gotovo nerazgradiv materijal koji će desetljećima ostati u vodi, sedimentu ili tlu. U velikoj mjeri to i jest problem: sintetski polimeri poput polietilena, polipropilena ili polistirena kemijski su postojani, često hidrofobni i mikroorganizmima predstavljaju vrlo neugodan izvor ugljika. Ipak, posljednjih godina prikupljeno je dovoljno dokaza da neke bakterije, gljive, pa čak i mikroalge mogu mijenjati površinu plastike, cijepati polimerne lance i dio nastalih spojeva uključiti u vlastiti metabolizam.
Pregledni rad poljskih znanstvenika objavljen 2026. godine okupio je upravo takva istraživanja, s naglaskom na mikroplastiku povezanu s poljoprivredom i vodenim okolišem. Zaključak je istodobno optimističan i vrlo trezven: mikrobiološka razgradnja mikroplastike postoji i može biti vrlo učinkovita u laboratoriju, ali još nemamo tehnologiju kojom bismo jednostavno „pustili bakterije u rijeku” i riješili problem.
Kako mikroplastika iz poljoprivrede uopće dolazi do vode?
Poljoprivreda nije najveći pojedinačni izvor plastičnog onečišćenja, ali koristi velik broj plastičnih materijala: malč-folije, cijevi za navodnjavanje, veziva, mreže, ambalažu i plastiku povezanu sa stakleničkom proizvodnjom. Mikroplastika može u poljoprivredno tlo dospjeti i navodnjavanjem otpadnom vodom, primjenom mulja iz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda te nekvalitetno pročišćenim kompostom koji sadrži plastične nečistoće.
Autori navode procjene prema kojima kontaminirani kompost i navodnjavanje otpadnom vodom u određenim sustavima mogu unositi između 0,34 i 47,53 kg plastičnog materijala po hektaru godišnje. To nije prosječna vrijednost za svaki kompost niti pokazatelj da je kompost sam po sebi problem, nego raspon preuzet iz literature za konkretne izvore i uvjete.
Jednom kada čestice završe u okolišu, voda postaje važan transportni put. Dio mikroplastike pluta, dio ostaje suspendiran, a gušće čestice ili one koje se s vremenom obraste organizmima mogu završiti u sedimentu. Upravo zbog te pokretljivosti vodeni sustavi zanimljivi su i kao mjesto na kojem bi se mikroplastika eventualno mogla ciljano uklanjati ili razgrađivati.
Prvi korak nije razgradnja nego stvaranje biofilma
Mikroorganizam ne počinje tako da jednostavno „pojede” komadić polietilena. Proces je mnogo sporiji i sastoji se od više faza.
Prva je biodeterioracija. Bakterije i gljive koloniziraju površinu čestice i stvaraju biofilm, složenu zajednicu stanica okruženu izvanstaničnim polimernim tvarima. Tako nastaje ono što se u literaturi često naziva plastisfera (plastisphere) – mikrobna zajednica koja živi na površini plastike.
Mikroorganizmi zatim izlučuju različite izvanstanične enzime, među kojima autori navode esteraze, lipaze, kutinaze, lakaze, PETaze te ligninske i manganove peroksidaze. Ti enzimi kemijski mijenjaju površinu polimera i mogu stvoriti pukotine i druge strukturne promjene. Budući da su enzimi velike molekule, njihov se učinak uglavnom odvija na površini plastike.
Slijedi biofragmentacija, tijekom koje se dugi polimerni lanci cijepaju u kraće oligomere i monomere. Tek tada nastali manji spojevi mogu ući u mikrobnu stanicu. U završnoj fazi, bioasimilaciji, dio tih spojeva uključuje se u središnje metaboličke putove mikroorganizama te se može pretvoriti u biomasu, energiju i konačno u jednostavnije proizvode poput CO₂ i vode. Shema na osmoj stranici rada upravo taj put prikazuje kao slijed: biofilm – biodeterioracija – fragmentacija – asimilacija.
To je važna razlika. Razbijanje jednog komadića mikroplastike u deset manjih čestica samo po sebi nije rješenje. Potpuna biodegradacija zahtijeva da se polimer kemijski razgradi i da se njegovi produkti dalje metaboliziraju.
Bakterije doista mogu razgrađivati neke vrste plastike
Najpoznatiji primjer je bakterija Ideonella sakaiensis, koja proizvodi enzime PETazu i MHETazu. PETaza razgrađuje poli(etilen-tereftalat), odnosno PET, do međuprodukta MHET, nakon čega MHETaza oslobađa tereftalnu kiselinu i etilen-glikol. Ti se spojevi zatim mogu uključiti u metabolizam bakterije.
Kod drugih polimera rezultati su znatno skromniji. Primjerice, Bacillus subtilis izoliran iz plitke morske vode smanjio je masu LDPE-a za 1,54 % tijekom 90 dana. Bacillus paralicheniformis G1 iz dubokomorskog sedimenta u jednom je pokusu smanjio masu polistirena oko 18 % u 30 dana i oko 34 % nakon 60 dana. Neke bakterije roda Pseudomonas mogu djelovati na polietilen i polipropilen, ali učinkovitost snažno ovisi o soju, vrsti plastike i uvjetima pokusa.
Pregled tablice s rezultatima posebno dobro pokazuje koliko su brojke varijabilne. Konzorcij bakterija Enterobacter i Pseudomonas, primjerice, smanjio je masu polipropilena za 63 ± 2 % tijekom 160 dana, ali je plastika prethodno jedan sat izlagana UV zračenju. Takvu brojku zato ne možemo uspoređivati s pokusom u kojem je netaknuta plastika stavljena u prirodnu vodu.
Gljive su možda još zanimljivije
Gljive imaju jednu fizičku prednost: njihove hife mogu se širiti po površini i prodirati u mikroskopske nepravilnosti materijala. Osim toga proizvode širok raspon izvanstaničnih enzima, uključujući lakaze, peroksidaze, esteraze, kutinaze i lipaze.
U pojedinim laboratorijskim istraživanjima rezultati su bili vrlo dobri. Morska gljiva Zalerion maritimum smanjila je masu polietilenske mikroplastike za 43 % tijekom 14 dana, dok je jedan soj Aspergillus niger tijekom 30 dana postigao smanjenje mase PE-mikroplastike od 7,65 ± 0,92 %.
No ponovno vrijedi isto upozorenje: smanjenje mase nije uvijek dokaz potpune mineralizacije polimera. Najkvalitetnija istraživanja zato ne mjere samo masu, nego kombiniraju elektronsku mikroskopiju, FTIR spektroskopiju, analizu produkata razgradnje i mjerenje nastalog CO₂ kako bi pokazala da se doista mijenja kemijska struktura polimera.
Najveće brojke često dolaze od plastike koja je ionako lakše razgradiva
U sažetku pregleda može se pročitati da su mikroorganizmi u pojedinim eksperimentima razgradili od 4 % do više od 97 % mikroplastike. Bez konteksta bi takva brojka zvučala gotovo kao riješen problem.
Nije.
Vrijednosti iznad 97 % zabilježene su, primjerice, za PLA, odnosno polilaktid, koji je biorazgradivi poliester i kemijski je mnogo podložniji hidrolizi od polietilena ili polipropilena. U jednom pokusu Kibdelosporangium aridum razgradio je više od 97 % PLA tijekom 14 dana. Za usporedbu, kod konvencionalnih polimera rezultati su često bili reda nekoliko postotaka tijekom više tjedana ili mjeseci.
Autori na kraju pregleda zato izdvajaju približno 43 % za PE, 63 % za PP, 66 % za PVC te 85 do više od 97 % za PLA kao neke od boljih rezultata zabilježenih u odabranim eksperimentima, ali odmah upozoravaju da se te vrijednosti ne smiju preslikavati na otvorene vodene sustave.
Zašto laboratorij nije rijeka
U laboratorijskoj tikvici možemo namjestiti temperaturu, pH, kisik, koncentraciju hranjiva, broj mikroorganizama i količinu plastike. Možemo i prethodno izložiti plastiku UV zračenju ili oksidaciji kako bismo joj oštetili površinu i olakšali pristup enzimima.
U rijeci, jezeru ili uređaju za pročišćavanje otpadnih voda situacija je sasvim drukčija. Uvedeni mikroorganizam mora preživjeti konkurenciju prirodne mikrobne zajednice, promjene temperature i pH, razrjeđenje, različite polimere, aditive i druge kontaminante. Često jednostavno ne opstane dovoljno dugo ili izgubi metaboličku aktivnost zbog koje je odabran.
Zato su zanimljiviji kontrolirani sustavi, prije svega bioreaktori u uređajima za pročišćavanje otpadnih voda. Ondje se mogu održavati temperatura, aeracija i pH te zadržati dovoljno velika populacija mikroorganizama. Autori upravo takve sustave vide kao realniji put prema praktičnoj primjeni nego izravnu intervenciju u otvorenom vodotoku.
Mikroorganizmi sami možda neće biti dovoljni
Jedan od smjerova razvoja je bioaugmentacija – dodavanje odabranih mikroorganizama ili mikrobnih konzorcija u sustav. Drugi je biostimulacija, pri kojoj se pokušavaju poboljšati uvjeti za već prisutne mikroorganizme dodavanjem odgovarajućih izvora ugljika, dušika, fosfora ili drugih čimbenika.
Još zanimljivije djeluju mikrobni konzorciji. Jedna vrsta može oksidirati površinu polimera, druga cijepati nastale spojeve, a treća koristiti međuprodukte metabolizma. U teoriji takva „podjela posla” može biti učinkovitija od traženja jedne čudesne bakterije. U praksi je problem što se i u kontroliranim uvjetima članovi konzorcija međusobno natječu, proizvode inhibicijske spojeve ili jednostavno istisnu jedni druge.
Zanimljiv je i smjer koji povezuje ovu temu s kompostiranjem. U jednom od radova koje ovaj pregled citira dodatak biougljena proizvedenog iz stajskog gnoja tijekom kompostiranja ubrzao je biodegradaciju PHA-mikroplastike za približno 22–31 % u odnosu na kontrolu. Autori to povezuju s promjenama površine plastike i mikrobne zajednice. No PHA je biorazgradivi polimer, pa ni taj rezultat ne znači da bi isti postupak jednako djelovao na PE ili PP.
Dakle, mogu li mikroorganizmi ukloniti mikroplastiku?
Mogu je biološki transformirati i u određenim slučajevima stvarno razgraditi, a za pojedine polimere postoje vrlo uvjerljivi laboratorijski dokazi. Ono što još nemamo jest pouzdana, brza i ekonomski izvediva metoda koja bi istu učinkovitost ostvarila u stvarnoj rijeci, jezeru ili uređaju za pročišćavanje otpadnih voda.
Zato bi možda najtočniji odgovor danas glasio: mikroorganizmi više nisu samo zanimljiva teorija za uklanjanje mikroplastike, ali još nisu ni gotovo tehnološko rješenje.
Sljedeći veliki korak nije pronaći još jednu bakteriju koja u laboratoriju može oštetiti plastičnu foliju. Treba pokazati da mikrobni konzorcij može, primjerice, u uvjetima stvarnog pročistača otpadnih voda tijekom razumnog vremena razgraditi mjerljiv udio različitih mikroplastika bez stvaranja problematičnih međuprodukata. Sami autori kao konkretan budući kriterij spominju pitanje može li se u uvjetima relevantnima za pročistače postići više od 10 % gubitka mase mikroplastike unutar 30 dana.
Tek kada takvi rezultati izađu iz laboratorijske tikvice i prežive susret sa stvarnom otpadnom vodom, možemo govoriti o mikroorganizmima kao praktičnom alatu za čišćenje vodenih okoliša.
SAVJETODAVNI PARTNER
