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Inquinamento da plastica: soluzioni da bruchi, batteri ed enzimi

Articolo del 30 settembre 2020

Un enzima prodotto da un batterio trovato nell’intestino del bruco di una farfalla e capace di digerire le bottiglie di PET è stato modificato geneticamente da un gruppo di scienziati. Il risultato: è 6 volte più potente dell’originale, funziona a temperatura ambiente ed è in grado di trasformare rifiuti di PET in materia prima immacolata

Le plastiche sono materie costituite da macromolecole, cosiddetti polimeri, di origine animale o vegetale. Oggi esse vengono prodotte in stragrande maggioranza a partire dal petrolio, che non è altro che materiale organico fossilizzato, ma vi sono anche materie plastiche sviluppate partendo da altre fonti, come ad esempio la cellulosa, la sostanza di cui è fatto l’involucro delle cellule dei vegetali. È stato il chimico svizzero Georges Audemars il primo a produrre nel 1855 nel suo laboratorio, a partire dalla cellulosa, la prima fibra artificiale: il rayon. Oggi fibre artificiali a base di cellulosa vengono ad esempio utilizzate per produrre stoffe, come la viscosa, un tessuto che imita la morbidezza delle fibre vegetali convenzionali, combinandola con la lucentezza seta, da cui il soprannome di “seta artificiale”.

La plastica ha pervaso ogni angolo della nostra società

Oggi di tipi di plastica ne esistono a migliaia e sono presenti in ogni ambito della nostra vita quotidiana e dell’industria. A seconda del tipo sono rigide, flessibili, elastiche, resistenti al gelo o al calore. Sono di plastica gli scafi di molte imbarcazioni, carrozzerie di automobili, pneumatici, carlinghe di aerei, condotte d’acqua e delle fogne, telai di porte e finestre, isolanti per istallazioni elettriche, i cappotti isolanti delle nostre case, vernici, imballaggi, attrezzi da cucina, scarpe, vestiti, spazzolini da denti, ecc.

L’inquinamento da plastica

Nel 2018 sono state prodotte a livello mondiale circa 380 milioni di tonnellate di plastiche. Si calcola che dal 1950, quando iniziò la produzione su vasta scala di questi materiali sintetici, ne sono state prodotte complessivamente 6.3 miliardi di tonnellate, di cui solo il 9% è stato riciclato, mentre un altro 12% è stato bruciato. Quasi 5 miliardi di tonnellate di plastica sono dunque finite in un modo o nell’altro nella natura. Il più grosso problema posto al riciclo dei rifiuti di plastica è dovuto alla loro diversità. Non solo ve ne sono migliaia di tipi diversi, ma essi possono anche essere costituiti da polimeri puri o miscelati con i più diversi additivi. Ecco perché oggi gran parte di questi rifiuti, invece di essere riciclata, viene abbandonata in discariche, dove inquina i terreni e la falda freatica, oppure semplicemente abbandonata nella natura, da dove finiscono dapprima nei corsi d’acqua, poi nei laghi e infine nei mari, oppure bruciata, emettendo nell’atmosfera enormi quantitativi di gas serra e andando inoltre a inquinare ulteriormente l’aria che respiriamo.

La plastica che gettiamo oggi inquina il nostro pianeta per secoli

Quando si parla di rifiuti di plastica conviene distinguere fra le macroplastiche e le microplastiche. Le macroplastiche, ossia le bottiglie di plastica, le ciabatte, le cannucce e via dicendo che troviamo sulle nostre spiagge, sono infatti solo la parte visibile del problema. Le microplastiche sono molto più subdole, perché si tratta detriti di plastica di dimensioni minuscole e spesso invisibili ad occhio nudo. Questi ultimi si trovano oramai dappertutto: nell’acqua che beviamo, nell’aria che respiriamo, nei cibi che mangiamo, nei nostri organi e nelle nostre feci, come pure in quelli di tutti gli altri esseri viventi. Infatti questi polimeri artificiali, invece di degradarsi rapidamente come quelli naturali, vengono col tempo letteralmente polverizzati dagli agenti meteorologici (vento, onde, sole) e sparsi su tutto il nostro pianeta, zone polari incluse. Recenti studi indicano che certe plastiche necessitano fino a 600 anni per degradarsi completamente. Ecco alcuni esempi: un bicchiere di plastica espansa per il caffè ci mette 50 anni, un porta-bicchieri in plastica 400 anni, un filo da pesca 600 anni. Durante questo lento processo di decomposizione molti di questi oggetti di plastica rilasciano in natura composti chimici tossici, come il bisfenolo A, un cosiddetto interferente endocrino, che ha effetti negativi sulla salute, specialmente durante la fase di crescita.

Un aiuto da parte della natura

Se vuoi trovare una soluzione a un problema cercala nella natura”. La vita sul nostro pianeta è di una complessità inimmaginabile. Non vi è luogo o situazione, per quanto estrema, in cui essa non germogli. Ecco perché diversi gruppi di scienziati si sono messi alla ricerca di organismi, siano essi funghi, batteri o animali, capaci di degradare la plastica e la ricerca si sta rivelando proficua. Le piante, ad esempio, proteggono le loro foglie con una sottile pellicola di poliesteri e diverse specie di batteri si sono evoluti in milioni di anni in modo da riuscire a consumare proprio questa pellicola. Se da un lato i poliesteri esistono in natura, dall’altro la nostra industria ne produce tutta una serie di sintetici, come ad esempio il policarbonato e il polietilene tereftalato, comunemente conosciuto sotto il nome di PET.

Il batterio che si nutre di poliuretano

Lo scorso mese di marzo la rivista scientifica Frontiers in Microbiology ha annunciato la scoperta in una discarica, da parte di un gruppo di ricercatori tedeschi, di un batterio ghiotto di un tipo di plastica onnipresente e particolarmente difficile da riciclare: il poliuretano. Il batterio in questione è del genere pseudomonas, una famiglia di microorganismi nota per la sua capacità di resistere a condizioni avverse, come temperature elevate e ambienti particolarmente acidi. Ricordiamo che il poliuretano è una plastica particolarmente flessibile e duratura, ma difficile da riciclare. Esso viene utilizzato per fabbricare milioni di prodotti di uso corrente, come: scarpe da ginnastica, pannolini, spugne da cucina, schiume da montaggio, ecc. Da notare che il poliuretano resiste alle alte temperature, il che ne rende difficile lo smaltimento negli inceneritori. Ecco perché viene in genere spedito nelle discariche, dove si scompone molto lentamente, rilasciando nella natura sostanze tossiche che uccidono la maggior parte dei batteri. La sorpresa dei ricercatori è dunque stata grande, quando hanno scoperto questo batterio, che non soltanto sopravvive a queste esalazioni tossiche, ma che ne è addirittura ghiotto. Ecco dunque un minuscolo batterio che apre un barlume di speranza nella lotta contro l’inquinamento da plastica. Troppo ottimismo è tuttavia fuori posto: i ricercatori fanno infatti notare che occorreranno ancora una decina di anni di studi e di esperimenti prima di poterlo impiegare su vasta scala

Il bruco che si nutre di polietilene

Sempre lo scorso mese di marzo la rivista di scienze biologiche Proceedings of the Royal Society B ha pubblicato una ricerca di un gruppo di scienziati della University of Brandon (Canada) sul bruco della Tarma maggiore della cera (Galleria mellonella). Nel 2017 un apicoltore aveva infatti scoperto che il bruco di questa falena, che normalmente si nutre della cera delle arnie delle api, non disdegna neanche un pasto a base di polietilene. La scoperta è stata dovuta al caso: l’apicoltore aveva infatti estratto una manciata di questi bruchi dalle sue arnie e li aveva messi provvisoriamente in una busta di plastica, scoprendo poi che erano scappati rosicchiando un bel buco nella busta. Allevando questi bruchi in cattività, i ricercatori hanno scoperto che non solo possono sopravvivere mangiando esclusivamente polietilene, il tipo di plastica di cui sono fatte le buste della nostra spesa, ma che ne sono addirittura molto voraci. Incuriositi da questo fenomeno, i ricercatori si sono chinati sul loro sistema digestivo, scoprendo che questi bruchi hanno sviluppato una relazione simbiotica con un tipo di batteri che vivono nel loro intestino. Questi batteri non sono infatti solo capaci di digerire la cera, ma anche il polietilene e ne possono vivere per un anno intero. Un altro risultato interessante di questa ricerca è che i batteri mangia-polietilene sono più efficienti in compagnia di altri batteri presenti nell’intestino del bruco, infatti, se gli si somministra un antibiotico, il processo di digestione della plastica rallenta. Il risultato di questa digestione: la plastica si trasforma in glicole, una delle forme dell’alcool. I ricercatori si sono ora messi al lavoro per scoprire in che modo utilizzare questo meccanismo digestivo per eliminare i rifiuti di polietilene.

Il batterio che divora le bottiglie di PET

Nel 2016 un gruppo di ricercatori giapponesi aveva scoperto un batterio, l’Idoenella sakaiensis, che produce due enzimi in grado di digerire le bottiglie di PET. Negli scorsi anni si è lavorato molto su questi enzimi per aumentarne la potenza e si è riusciti a crearne una versione in grado di trasformare entro poche ore il 90% di rifiuti di PET in nuova materia prima immacolata. Il nuovo super-enzima, annunciato lunedì scorso nella rivista scientifica Proceedings of the National Academy of Sciences, scompone i rifiuti di PET a temperatura ambiente e 6 volte più rapidamente di quello scoperto appena la primavera scorsa dalla società francese Carbios, il quale necessita di una temperatura di una settantina di gradi. Ciò permette di ridurre in modo drastico il costo del riciclaggio e rende la materia prima riciclata più conveniente di quella fabbricata ex novo. Con 70 milioni di tonnellate prodotti ogni anno, il polietilene tereftalato (PET) è una delle plastiche più utilizzate al mondo, di PET sono fatti miliardi di bottiglie monouso, tessili e imballaggi. Da notare che in natura la decomposizione completa di una bottiglia di PET dura oltre 450 anni.