Påstander om at bakterier og enzymer kan bryte ned plast får stadig større oppmerksomhet. Men å bevise at selve plasten faktisk er brutt ned, er langt vanskeligere enn det kan se ut som.
– Biologisk plastnedbrytning er et overraskende krevende forskningsfelt. Det kan være forholdsvis enkelt å få et signal som ser ut som nedbrytning. Det vanskelige er å bevise at signalet faktisk skyldes at selve plastpolymeren er spaltet, sier professor Gustav Vaaje-Kolstad ved NMBU.
I en ny artikkel i Nature argumenterer Vaaje-Kolstad og kollegaer for at mangelfull forsøksdesign, dårlig karakteriserte plastmaterialer og feiltolkning av analyser har bidratt til tvilsomme konklusjoner i forskningslitteraturen.
Polyetylen (PE), polypropylen (PP), polyvinylklorid (PVC) og lignende materialer brukes i store mengder, men er nesten umulig å bryte ned biologisk fordi de inneholder svært stabile karbon–karbon-bindinger. De siste årene har bioteknologer verden over lett etter mikroorganismer og enzymer som kan bryte ned slike materialer, og en rekke studier har rapportert lovende resultater.
Men en utfordring er at forskningsforsøkene kan gi tilsynelatende positive resultater uten at selve plastpolymeren har blitt brutt ned.
– Og når man skal løse et stort problem, kan man fort bli blendet av positive resultater uten å stille kritiske spørsmål, sier Vaaje-Kolstad.
Når positive resultater kan villede
Nyere forskning ved NMBU illustrerer problemet.
I 2022 startet Vaaje-Kolstad forskningen på biologisk plastnedbrytning gjennom et større prosjekt finansiert av Norges forskningsråd. Arbeidet har siden bidratt til å avdekke flere metodiske utfordringer i feltet.
I 2024 viste Anton Stepnov og kolleger i Nature Communications at de ikke klarte å reprodusere to profilerte studier som rapporterte enzymatisk nedbrytning av PE og PVC. Forskerne kunne samtidig vise hvordan svakheter i analysemetodene hadde bidratt til de opprinnelige konklusjonene, som de mente var altfor optimistiske. Studien satte spørsmålstegn ved tidligere rapporter om at larver kan bryte ned PE. Resultatene tydet på at larvene først og fremst tygger og deler opp materialet, uten å bryte ned selve plastpolymeren.
I en annen studie som ble publisert i 2025, undersøkte NMBU-forskerne, med PhD-student Ronja Marlonsdotter Sandholm i spissen, en kommersiell PE som er mye brukt i forsøk på biologisk plastnedbrytning. Bakteriene vokste på materialet, men grundige analyser gjort i samarbeid med forskningsinstituttet Norner i Porsgrunn, viste at det bakteriene spiste var korte hydrokarboner og oksiderte forbindelser i materialet – ikke selve plastpolymeren.
– Disse erfaringene gjorde det klart for oss at problemet er større enn noen få enkeltpublikasjoner, sier Vaaje-Kolstad.
– Forsøk med biologisk plastnedbrytning er i utgangspunktet svært krevende, og flere av metodene som er mye brukt i feltet kan gi misvisende resultater dersom substratet ikke er godt nok karakterisert og viktige kontrollforsøk utelates. Hvis bakterier vokser på noe som er merket «polyetylen», betyr det ikke nødvendigvis at de spiser polyetylen. Vi må vite nøyaktig hva substratet inneholder før vi kan tolke biologien, sier Vaaje-Kolstad.
Vil ikke stoppe jakten
På bakgrunn av dette arbeidet ble Vaaje-Kolstad invitert av en redaktør i Nature til å samle en internasjonal ekspertgruppe for å beskrive hvordan biologisk nedbrytning av plast best kan undersøkes, dokumenteres og verifiseres.
Med samlet kompetanse innen mikrobiologi, enzymologi, polymervitenskap og oksidasjonskjemi, foreslår forskerne i Nature-artikkelen konkrete retningslinjer for karakterisering av plastmaterialer, kontrollforsøk og kvantitative analyser.
For Vaaje-Kolstad handler dette ikke om å dempe interessen for biologisk plastresirkulering.
– Målet er ikke å bremse jakten på plastnedbrytende enzymer. Tvert imot. Naturen er tilpasningsdyktig, og det finnes sannsynligvis mikroorganismer eller enzymer som faktisk kan angripe disse svært motstandsdyktige polymerene. Vi bioteknologer fortsetter jakten fordi vi ønsker å utnytte naturens verktøy til å løse et av vår tids store problemer. Men framgang i feltet forutsetter at vi kan være sikre på at effektene vi observerer, faktisk skyldes nedbrytning av plasten, sier han.
Fakta
- Nature Perspective-artikkelen har tittel «Assessing biological degradation of non-hydrolysable synthetic polymers».
- Artikkelen ledes av Anton Stepnov og professor Gustav Vaaje-Kolstad i Protein Engineering og Proteomics-gruppen ved NMBU, sammen med en internasjonal gruppe med eksperter innen mikrobiologi, enzymologi, polymervitenskap og oksidasjonskjemi.
- Blant forfatterne er Shannon Stahl ved University of Wisconsin–Madison, Gregg Beckham og Allison Werner ved National Laboratory of the Rockies, Uwe Bornscheuer ved University of Greifswald og Soo-Jin Yeom ved Chonnam National University.
- Forskningen på plast har vært en del av NMBUs bærekraftssatsing, som ble startet opp i 2020.
- Forskningsgruppen ved NMBU er ledende i Norges innen enzymteknologi. Deres lange erfaring med toppforskning på enzymer har gjort det mulig å hevde seg innen bioteknologisk forskning på plast på kort tid. Gruppen ledes av Vincent Eijsink som tidligere i år ble tildelt en prestisjefylt europeisk forskningspris (The Novo Nordisk Foundation Prize in Biotechnology).
Kilder/lenker
- Lenke til Nature-artikkelen: Assessing Biological Degradation of Non-Hydrolysable Synthetic Polymers
- https://www.nature.com/articles/s41467-024-52665-z
- https://academic.oup.com/ismej/article/19/1/wraf276/8381437
- https://novonordiskfonden.dk/en/news/he-solved-a-long-standing-enigma-in-biomass-science-vincent-eijsink-receives-the-2026-novonesis-biotechnology-prize/