Creazione di "plastica vivente" biodegradabile

Gli elettrodi realizzati con plastica disponibile in commercio (fila superiore) sono più difficili da decomporre rispetto agli elettrodi realizzati con "plastica vivente" (fila inferiore). Foto: ACS

Alcuni microrganismi (batteri, funghi) sono in grado di degradare lunghe catene polimeriche (plastica, bioplastica) secernendo specifici enzimi extracellulari. Basandosi su questo meccanismo, gli scienziati hanno modificato geneticamente le spore di Bacillus subtilis per produrre enzimi in grado di degradare la plastica, inoculandole poi direttamente nel materiale plastico originale. Questi microrganismi rimarranno inattivi fino all'attivazione tramite una "soluzione nutritiva" calda, dopodiché consumeranno completamente la plastica in pochi giorni, senza lasciare residui di microplastiche.

Non è la prima volta che gli scienziati utilizzano i microrganismi per degradare la plastica. Nel 2024, il policaprolattone (PCL) è stato utilizzato per testare la capacità di un enzima secreto dai microrganismi di decomporlo. Nel frattempo, negli Stati Uniti, un team di ricerca dell'Università della California ha creato una plastica TPU altamente elastica contenente spore microbiche in grado di decomporsi una volta smaltita in discarica.

Tuttavia, l'innovazione degli scienziati di Hong Kong risiede in due aspetti. In primo luogo, invece di affidarsi a un singolo enzima per scomporre il polimero, hanno modificato ceppi di Bacillus subtilis per produrre due enzimi che lavorano in sinergia e si completano a vicenda. Nello specifico, un enzima scompone le lunghe catene polimeriche, interrompendone la struttura originale, mentre l'altro le degrada ulteriormente. Rispetto al metodo a singolo enzima, l'approccio a doppio enzima è significativamente più efficace, scomponendo quasi completamente il PCL in soli 6 giorni.

La seconda innovazione consiste nell'incorporazione diretta di spore microbiche nel materiale plastico di base, dando origine a un prodotto di "plastica vivente". Questo nuovo materiale possiede proprietà meccaniche durevoli e flessibili, simili a quelle delle membrane PCL convenzionali. Quando si aggiunge una soluzione nutritiva come catalizzatore a 50 °C, le spore batteriche si attivano, avviando il processo di decomposizione.

Nell'esperimento, i ricercatori hanno utilizzato la già citata "plastica vivente" per creare elettrodi flessibili. I risultati hanno dimostrato che il prodotto ha funzionato normalmente e si è autodecomposto a contatto con un catalizzatore. Questo processo ha richiesto due settimane senza lasciare alcuna traccia, comprese le particelle di microplastica.

Pur sottolineando le significative applicazioni pratiche di questa ricerca, gli scienziati riconoscono i limiti del nuovo tipo di plastica: il suo processo di degradazione dipende ancora dalle condizioni ambientali o da catalizzatori. Pertanto, stanno cercando di sviluppare attivatori di spore a base d'acqua, poiché la maggior parte dei rifiuti di plastica finisce inevitabilmente nei fiumi, nei laghi e nel mare. Sperano inoltre che il nuovo metodo possa essere applicato non solo al PCL, ma anche ad altri tipi di plastica, in particolare a quelli comunemente utilizzati per la produzione di articoli monouso.

MAI QUEN (Secondo il nuovo atlante, American Chemical Society)

Fonte: https://baocantho.com.vn/tao-ra-nhua-song-tu-phan-huy-sinh-hoc-a204604.html