La corsa per sviluppare batteri che mangiano plastica

Aumentando notevolmente l'impiego di plastica monouso, la pandemia di Covid-19 ha focalizzato l'attenzione sulla crisi mondiale dei rifiuti di plastica. La Terra è sulla buona strada per avere tanta plastica nell'oceano quanto il peso di tutti i pesci che vi nuotano dentro entro il 2050

0
2040

Nel marzo 2016, un gruppo di scienziati giapponesi ha pubblicato una scoperta straordinaria. Dopo aver raccolto un po’ di fango dall’esterno di un impianto di riciclaggio di bottiglie a Osaka, hanno scoperto batteri che avevano sviluppato la capacità di decomporre, o “mangiare”, la plastica.

Il batterio, Ideonella sakaiensis, si è dimostrato in grado di mangiare solo un particolare tipo di plastica chiamata PET, con cui vengono comunemente prodotte le bottiglie, ma non poteva farlo abbastanza velocemente da mitigare le decine di milioni di tonnellate di rifiuti di plastica che entrano nell’ambiente ogni anno.

Tuttavia, questa e una serie di altre scoperte avvenute negli ultimi anni significano che un giorno potrebbe essere possibile costruire strutture su scala industriale in cui gli enzimi prodotti da questi batteri decompongono pile di plastica destinata alle discariche, ma potrebbero anche essere usati direttamente spruzzandoli sulle montagne di plastica che si accumulano nell’oceano o nei fiumi.

Questi progressi sono tempestivi. Aumentando notevolmente l’impiego di plastica monouso, la pandemia di Covid-19 ha focalizzato l’attenzione sulla crisi mondiale dei rifiuti di plastica. La Terra è sulla buona strada per avere tanta plastica nell’oceano quanto il peso di tutti i pesci che vi nuotano dentro entro il 2050, secondo una stima.

Tuttavia, gli esperti avvertono che l’uso commerciale su larga scala di microrganismi mangiatori di plastica è ancora lontano anni, mentre il loro potenziale rilascio nell’ambiente, anche se pratico, potrebbe creare più problemi di quanti ne risolverebbe.



Superare una barriera evolutiva

Gli scienziati che lavorano per trovare e sviluppare organismi mangiatori di plastica devono confrontarsi con una realtà fondamentale: l’evoluzione. I microbi hanno avuto milioni di anni per imparare a biodegradare la materia organica come i frutti e la corteccia degli alberi. Hanno avuto a malapena tempo per imparare a decomporre la plastica, che non esisteva sulla Terra prima del 1950 circa.

Le alghe esistono da centinaia di milioni di anni, quindi esiste una varietà di microbi e organismi che possono decomporle“, ha affermato Pierre-Yves Paslier, co-fondatore di una società britannica, Notpla, che utilizza alghe e altri impianti per realizzare film e rivestimenti che potrebbero sostituire alcuni tipi di imballaggi in plastica. Al contrario, la plastica è molto nuova, ha detto.

Tuttavia, le recenti scoperte di microrganismi mangiatori di plastica mostrano che l’evoluzione sta già iniziando a funzionare. Un anno dopo la scoperta dell’Ideonella sakaiensis a Osaka, gli scienziati hanno segnalato un fungo in grado di degradare la plastica in un sito di smaltimento dei rifiuti a Islamabad, in Pakistan. 

Nel 2019 uno studente di biologia del Reed College in Oregon ha dimostrato che i campioni di un sito petrolifero vicino a casa sua a Houston, in Texas, contenevano batteri che mangiano plastica. Nel marzo 2020, scienziati tedeschi hanno scoperto ceppi di batteri in grado di degradare la plastica poliuretanica dopo aver raccolto il terreno da un fragile sito di rifiuti di plastica a Lipsia.

Per rendere utile uno qualsiasi di questi batteri presenti in natura, sarà necessario bioingegnerizzarli per degradare la plastica centinaia o migliaia di volte più velocemente. Anche qui gli scienziati hanno goduto di alcune scoperte. Nel 2018 scienziati nel Regno Unito e negli Stati Uniti hanno modificato i batteri in modo che potessero iniziare a scomporre la plastica nel giro di pochi giorni. Nell’ottobre 2020 il processo è stato ulteriormente migliorato combinando i due diversi enzimi mangiatori di plastica prodotti dai batteri in un “superenzima”.

Le prime applicazioni commerciali su larga scala sono ancora lontane anni, ma in vista. Carbios, un’azienda francese, potrebbe aprire la strada nei prossimi mesi a un impianto dimostrativo che sarà in grado di biodegradare enzimaticamente la plastica PET.

Ciò potrebbe aiutare aziende come PepsiCo e Nestlé, con cui Carbios sta collaborando, a raggiungere obiettivi di lunga data di incorporare grandi quantità di materiale riciclato nei loro prodotti. Finora non ci sono riusciti perché non c’è mai stato un modo per scomporre sufficientemente la plastica in materiali più fondamentali (per questo motivo, la maggior parte della plastica riciclata viene utilizzata solo per realizzare articoli di qualità inferiore, come i tappeti, e probabilmente non verrà mai più riciclata).

Senza nuove tecnologie, è impossibile per loro raggiungere i loro obiettivi. È semplicemente impossibile“, ha affermato Martin Stephan, vice CEO di Carbios.

Oltre ai batteri mangiatori di plastica, alcuni scienziati hanno ipotizzato che potrebbe essere possibile utilizzare nanomateriali per decomporre la plastica in acqua e anidride carbonica. Uno studio del 2019 sulla rivista Matter ha dimostrato l’uso di “nanotubi di carbonio a molla magnetica” per biodegradare le microplastiche in anidride carbonica e acqua.

Le sfide che ci attendono

Anche se un giorno queste nuove tecnologie venissero implementate su larga scala, sarebbero comunque soggette a grandi limitazioni e potrebbero persino essere pericolose, avvertono gli esperti.

Dei sette principali tipi di plastica commerciali, è stato dimostrato che l’enzima mangia-plastica al centro di molte delle recenti scoperte è in grado di digerirne un solo tipo, il PET. Altre materie plastiche, come l’HDPE, utilizzate per produrre materiali più duri come bottiglie o tubi di shampoo, potrebbero rivelarsi più difficili da biodegradare utilizzando i batteri.

Né i batteri sono in grado di degradare completamente la plastica nei loro blocchi elementari fondamentali, inclusi carbonio e idrogeno. Invece, in genere rompono i polimeri di cui sono composte le plastiche in monomeri, che sono spesso utili solo per creare più plastiche. Lo stabilimento di Carbios, ad esempio, è destinato esclusivamente a riconvertire la plastica PET in una materia prima per la creazione di più plastica.

Inquinamento ambientale sul fiume Iskar in Bulgaria
Immondizia di plastica galleggia sul fiume Iskar vicino alla centrale idroelettrica “Svoge” nel gennaio 2021 –  GETTY IMAGES

Anche se un giorno diventasse possibile produrre in serie batteri che possono essere spruzzati su pile di rifiuti di plastica, un simile approccio potrebbe essere pericoloso. La biodegradazione dei polimeri che compongono la plastica rischia di rilasciare additivi chimici che normalmente vengono immagazzinati in modo sicuro all’interno della plastica non degradata.

Altri sottolineano che ci sono potenziali effetti collaterali sconosciuti del rilascio in natura di microrganismi geneticamente modificati. “Poiché molto probabilmente sarebbero necessari microrganismi geneticamente modificati, non possono essere rilasciati nell’ambiente in modo incontrollato“, ha detto Wolfgang Zimmerman, uno scienziato dell’Università di Lipsia che studia la biocatalisi.

Problemi simili limitano il potenziale utilizzo dei nanomateriali. Nicole Grobert, scienziata dei nanomateriali presso l’Università di Oxford, ha affermato che le minuscole scale coinvolte nella nanotecnologia significano che l’uso diffuso di nuovi materiali “si aggiungerebbe al problema in modi che potrebbero comportare sfide ancora maggiori“.

Il modo migliore per battere la crisi dei rifiuti di plastica, dicono gli esperti, è passare ad alternative riutilizzabili, come i materiali derivati ​​dalle alghe di Notpla, assicurando che i rifiuti di plastica non riciclabili finiscano in una discarica piuttosto che nell’ambiente e utilizzando materiali biodegradabili dove possibile.

Judith Enck, ex amministratore dell’Environmental Protection Agency (EPA) regionale nell’amministrazione Obama e presidente di Beyond Plastics, un’organizzazione senza scopo di lucro con sede nel Vermont, ha sottolineato la graduale diffusione dei divieti sulla plastica monouso in tutto il mondo, dall’India alla Cina all’UE, nel Regno Unito e in un certo numero di stati degli Stati Uniti da New York alla California.

Questi sono segni di progresso, ha affermato, sebbene siano necessarie politiche più severe. “Non vediamo l’ora che arrivi un grande passo avanti“.

2