Un team di scienziati in Cina ha creato una plastica in grado di decomporsi completamente in sei giorni. Il materiale non rilascia frammenti di microplastica. Questa combinazione è rara e importante.
Il lavoro è stato svolto dall'Istituto di Tecnologia di Harbin e dagli Istituti di Tecnologia Avanzata di Shenzhen, che fanno parte dell'Accademia Cinese delle Scienze. I ricercatori hanno realizzato il materiale attorno al policaprolattone, noto come PCL. Si tratta di un polimero biodegradabile già utilizzato nella stampa 3D e nelle suture chirurgiche. All'interno di questo polimero, il team ha incorporato spore dormienti del batterio Bacillus subtilis. Queste spore sono state geneticamente modificate per produrre enzimi in grado di degradare la plastica una volta attivate.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista ACS Applied Polymer Materials.
Come funziona il processo di degradazione
Il materiale si comporta come una normale plastica finché qualcuno non decide di attivarlo. L'aggiunta di un mezzo nutritivo risveglia le spore. A questo punto, inizia un processo enzimatico in due fasi. Il primo enzima taglia le lunghe catene polimeriche in frammenti più corti. Il secondo enzima scompone questi frammenti nei loro costituenti chimici di base. Questa sequenza impedisce la degradazione incompleta che produce le microplastiche.
Nello studio, la degradazione completa ha richiesto sei giorni. Tale tempistica si riferisce all'attivazione intenzionale, non al momento della produzione. La plastica mantiene la sua resistenza meccanica durante il normale utilizzo. Questo è l'intento progettuale.
I ricercatori hanno anche prodotto un elettrodo di plastica indossabile utilizzando lo stesso materiale. Durante l'utilizzo ha funzionato come previsto, ma si è poi deteriorato nel giro di circa due settimane.
Perché le microplastiche sono così importanti
La plastica convenzionale si degrada lentamente e in modo non uniforme. Il risultato è l'accumulo di particelle di microplastica nei suoli, nei corsi d'acqua e negli ecosistemi marini. Queste particelle sono ora rilevabili nel sangue umano, nei tessuti polmonari e nelle catene alimentari a livello globale. L'entità della contaminazione è ben documentata da organismi tra cui il Programma delle Nazioni Unite per l'ambiente (UNEP).
Il materiale PCL-spore aggira completamente questo problema. Poiché il processo enzimatico si svolge in due fasi, il polimero non si arresta allo stadio di frammentazione, ma arriva direttamente ai blocchi molecolari costitutivi. Se questi blocchi costitutivi siano innocui in tutti i contesti ambientali è una questione che il materiale di origine non affronta e che Climate Solutions News non è in grado di verificare in modo indipendente.
Il campo della biologia sintetica si dedica da anni alla ricerca di materiali auto-degradabili. Questo studio rappresenta una delle dimostrazioni più concrete del concetto a livello di materiale, con una tempistica definita e un meccanismo documentato.
Il divario tra i risultati di laboratorio e l'applicazione su larga scala
I risultati sono specifici per le condizioni di laboratorio controllate. Il meccanismo di attivazione richiede un mezzo nutritivo, cosa gestibile in contesti di smaltimento industriali o medici. È meno chiaro come un simile meccanismo di attivazione funzionerebbe nei flussi di rifiuti domestici, dove le condizioni di smaltimento variano notevolmente.
Il team di ricerca sta ora esaminando se l'approccio possa essere esteso ad altri tipi di polimeri. Stanno anche esplorando la possibilità di adattarlo agli ambienti acquatici. L'inquinamento da plastica nei fiumi e negli oceani è particolarmente difficile da affrontare una volta che il materiale entra in questi ecosistemi. Una plastica che potesse essere attivata e completamente degradata in acqua cambierebbe significativamente le dinamiche del suo smaltimento. Il documento di riferimento descrive questa come una direzione di ricerca, e nessun risultato di tale lavoro è stato ancora pubblicato.
Il PCL è attualmente un polimero di nicchia. È biodegradabile nelle giuste condizioni, ma rappresenta una quota limitata della produzione globale di plastica. Le plastiche più diffuse in termini di volume, tra cui polietilene, polipropilene e PET, presentano una sfida chimica diversa. Resta da capire se la degradazione basata sulle spore possa essere adattata anche a questi materiali.
Dove si colloca questo tema nel più ampio dibattito sulla plastica?
Secondo l'OCSE, la produzione globale di plastica ha superato i 400 milioni di tonnellate nel 2022. I tassi di riciclaggio rimangono bassi. La maggior parte della plastica finisce in discarica, viene incenerita o dispersa nell'ambiente. La pressione normativa è in aumento, e i negoziati per il trattato globale delle Nazioni Unite sulla plastica sono ancora in corso a metà del 2025.
La ricerca del PCL non affronta il lato produttivo di tale equazione, bensì quello dello smaltimento. Per gli investitori e i responsabili politici che seguono il settore della scienza dei materiali, questa distinzione è fondamentale. Le soluzioni per la gestione del fine vita non riducono i volumi di produzione, ma possono, in linea di principio, ridurre l'impatto ambientale di ciò che è già stato prodotto.
Lo studio pubblicato dimostra la validità del concetto. Il materiale si degrada completamente, entro una tempistica definita e con un meccanismo noto. Estendere questo concetto ai processi produttivi, ai sistemi di gestione dei rifiuti e ai quadri normativi rappresenta una sfida a parte. I ricercatori non hanno affermato il contrario.
Ciò che questo lavoro dimostra è che progettare materiali in grado di scomparire a comando è tecnicamente realizzabile. Questo rappresenta un punto di partenza diverso rispetto a quello che l'industria ha avuto per gran parte del secolo scorso.
