Economia circolare. Alcuni microbi mangiano la plastica anche a basse temperature

Riciclaggio dei polimeri. L’aumento della quantità di plastica rilasciata nell’ambiente evidenzia la necessità di un’economia circolare specifica per la plastica.

I microrganismi hanno un grande potenziale per consentire un’economia della plastica più sostenibile mediante la biodegradazione e il riciclaggio enzimatico dei polimeri. La temperatura però finora è stata un parametro cruciale in grado di limitare i tassi di biodegradazione: la degradazione microbica della plastica avveniva a temperature fra i 20° e i 30° centigradi, e oltre, rendendo il procedimento meno interessante per gran parte delle realtà nel mondo.

Una scoperta decisiva

Di recente, però, i ricercatori dell’Istituto federale svizzero Wsl, che si sono dedicati ai sistemi di riciclo e smaltimento, hanno annunciato di aver scoperto microbi che possono digerire la plastica a basse temperature, intorno ai 15°. Considerato che per il loro utilizzo non saranno necessari sistemi energivori o impattanti, ne consegue la grande potenzialità di agire in maniera carbon neutral.

Wsl ha isolato 34 ceppi microbici adattati al freddo utilizzando in laboratorio campioni di plastica trovata nei suoli alpini, nonché plastica raccolta direttamente dagli ambienti terrestri artici. Alla temperatura di 15°C sono in grado di aggredire il polietilene convenzionale (PE) e le plastiche biodegradabili come poliestere-poliuretano (PUR; Impranil®); ecovio® e BI-OPL, due film plastici commerciali realizzati in polibutilene adipato-cotereftalato (PBAT) e acido polilattico (PLA); PBAT puro; e PLA puro. I test di purificazione dell’agar hanno indicato che 19 ceppi avevano la capacità di degradare il PUR disperso.

Qualche problema invece con il polietilene

I ceppi di Neodevriesia e Lachnellula sono stati in grado di degradare tutti i materiali plastici biodegradabili testati, rendendo questi ceppi particolarmente promettenti per applicazioni future. Inoltre, la composizione del mezzo di coltura ha fortemente influenzato la degradazione della plastica microbica, con ceppi diversi aventi condizioni ottimali diverse.

Lo  studio dimostra che molti nuovi taxa microbici con la capacità di abbattere film plastici biodegradabili, PUR dispersi e PBAT, forniscono una solida base per sottolineare il ruolo futuro dei polimeri biodegradabili in una rinnovata economia circolare della plastica.

L’analisi ha mostrato la degradazione dei film plastici in poliestere ecovio® e BI-OPL rispettivamente di 12 e 5 ceppi, mentre ancora nessun ceppo è stato in grado di scomporre il polietilene (sigla PE), uno dei materiali più diffusi nella nostra economia (circa il 40% del consumo mondiale di materie plastiche globalmente considerate, resine termoplastiche + termoindurenti).

Conclusione

Lo studio ha analizzato il potenziale di ceppi microbici isolati dalla plastisfera di ambienti terrestri freddi di degradare diverse plastiche. Diversi taxa (ad esempio, i generi Collimonas, Kribbella, Lachnellula e Thelebolus) hanno dimostrato, per la prima volta, di degradare la plastica. I ceppi fungini 800 (Neodevriesia sp.) e 943 (Lachnellula sp.) sono candidati promettenti per ulteriori studi, poiché hanno degradato tutti i prodotti biodegradabili testati (tranne il polietilene) e hanno dimostrato di ridurre le masse dei componenti PBAT e PLA nei film plastici e di idrolizzare in modo efficiente il polimero PBAT puro.

Le condizioni di coltura hanno una forte influenza sul degrado della plastica. Questa scoperta potrebbe aiutare a ottimizzare i tassi di degradazione raggiunti dai ceppi microbici e potrebbe anche avere conseguenze per la degradazione della plastica in ambienti naturali in cui i contenuti di carbonio e nutrienti sono limitati, in particolare nell’Artico oligotrofico e nei suoli di alta montagna. Questo studio amplia le nostre conoscenze sulla degradazione microbica della plastica e fornisce una base per la futura scoperta di enzimi di degradazione della plastica attivi a freddo.