Assessing the potential of Norwegian fungal isolates for biodegrading low-density polyethylene (LDPE)

Abstract

The enormous amounts of plastic waste generated are a global environmental problem, as plastics are found in environments and ecosystems around the world. Mycologists have joined the collective effort in remedying this problem and have discovered plastic degrading potential in several fungal species. This study seeks to explore Norwegian environments to isolate fungi with plastic degrading capabilities. This was done by isolating and identifying 11 isolates from soil samples collected from six different locations in Norway. An additional five species that the literature have reported to have Low-Density Polyethylene (LDPE) degrading capabilities were selected from the fungal strain collection of the Norwegian Veterinary Institute (Mykoteket). The 16 isolates were incubated in liquid media with LDPE test objects for 30, 60 and 90 days at 20 °C to observe the fungal potential to degrade LDPE plastic. The experiment was done in two parallels, with and without glucose. After incubation the mass of LDPE test objects and freeze-dried fungal biomass were recorded, and the test objects were analyzed by SEM, ATR-FTIR. SEM imaging revealed potential evidence of biological degradation in three of the fungal isolates incubated for 90 days, as fractures and roughness was observed on the surface of the test objects. No changes in the test objects were observed by ATR-FTIR or in the freeze-dried biomass or test object weight loss, regardless of presence of glucose, isolate or incubation period. The results are however non-conclusive in relation to the fungal isolates capabilities of degrading LDPE. Based on experience gained from this pilot study, some optimizations of the study design and methods are recommended before further research on plastic degrading fungi found in Norwegian environments is performed.

De enorme mengdene plastavfall som genereres er et globalt miljøproblem, ettersom plast finnes i miljøer og økosystemer rundt om i verden. Mykologer har sluttet seg til den kollektive innsatsen for å avhjelpe dette problemet og har oppdaget potensiale for nedbrytning av plast hos flere sopparter. Denne studien søker å utforske norske miljøer for å isolere muggsopp med egenskaper egnet for å bryte ned plast. Dette ble gjort ved å isolere og identifisere 11 isolater fra jordprøver samlet inn fra seks forskjellige steder i Norge. Ytterligere fem arter som litteraturen har rapportert å ha lavdensitetspolyetylen (LDPE) degraderende egenskaper ble valgt fra stammesamlingen til Veterinærinstituttet (Mykoteket). De 16 isolatene ble inkubert i et flytende medium med LDPE-testobjekter i 30, 60 og 90 dager ved 20 °C for å observere muggsoppenes potensial for å bryte ned LDPE-plast. Forsøket ble utført i to paralleller, med og uten glukose. Etter inkubering ble vekten av LDPE-testobjekter og frysetørket muggsoppbiomasse registrert, og testobjektene ble analysert med SEM, ATR-FTIR. SEM-bildene viste potensielle tegn på biologisk nedbrytning i tre av muggsoppisolatene inkubert i 90 dager, ettersom sprekker og ruhet ble observert på overflaten av testobjektene. Ingen endringer i testobjektene ble observert ved ATR-FTIR,i den frysetørkede biomassen eller testobjektets vekttap, uavhengig av tilstedeværelse av glukose, isolat eller inkubasjonsperiode. Resultatene er imidlertid ikke entydige i forhold til soppisolatenes evne til å bryte ned LDPE. Basert på erfaringer fra denne pilotstudien er det anbefalt å optimalisere studiedesignet og metoden før videre forskning på plastnedbrytende muggsopp funnet i norske miljøer utføres.