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martedì, 20 Ottobre, 2020

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Ecco il super-enzima capace di degradare la plastica in pochi giorni

Gli scienziati sperano che la proteina potenziata formata da due enzimi e derivante da un batterio che si nutre di plastica, possa essere un passo avanti nella lotta all’inquinamento causato dalla plastica.

Dal punto di vista chimico, la plastica si presenta come un polimero, ovvero una catena costituita da un elevato numero di unità molecolari, monomeri, che si ripetono. Perché attualmente è fondamentale trovare una strada per degradare in tempi brevi, o riciclare efficacemente, la plastica?

Plastica: un materiale non tanto moderno

L’antenato della plastica risale al 1861 circa, quando l’inglese Alexander Parkes, svolgendo delle ricerche sul nitrato di cellulosa, sviluppa e brevetta il primo materiale plastico semisintetico: il Parkesine, o Xylonite. La prima vera affermazione di questo nuovo materiale si ha nel 1870, quando i fratelli Hyatt, americani, brevettano la formula della celluloide. Nonostante la scoperta di questo materiale risalga alla fine dell’800, il secolo della plastica è senza ombra di dubbio il ‘900.

Si comincia nel 1907. Il chimico belga Baekeland ottiene, partendo da fenolo e formaldeide, la prima resina termoindurente di origine sintetica che sarà brevettata nel 1910 come Bakelite e che divenne, in pochissimo tempo, la materia plastica più utilizzata.

Da lì in poi l’utilizzo e la produzione della plastica crescono in maniera esponenziale di anno in anno. Nel 1920 si gettano le prime basi teoriche con Hermann Staudinger, all’università di Friburgo, che ne studia la struttura e le proprietà polimeriche. Negli anni ’60 la plastica è ufficialmente la ‘nuova frontiera’, è strumento indispensabile nella vita quotidiana e si fa strada anche in molti altri settori, dalla moda al cinema, dal design all’arte. Raggiunto l’apice nascono i primi problemi legati allo smaltimento dei rifiuti che si creano.

Plastica e problema dell’inquinamento

Il problema fondamentale è legato ai tempi di decomposizione di questo polimero, questo ha fatto sì che l’impatto ambientale fosse devastante. La plastica è un materiale non biodegradabile la cui vita media si attesta compresa tra i 450 e i 1000 anni, a seconda del materiale plastico. A questo si aggiunge, come già detto, la crescita esponenziale della produzione che passa da 2.3 milioni di tonnellate nel 1950 a 448 milioni di tonnellate nel 2015 e, si presume, che questo dato possa raddoppiare entro il 2050.

La discrepanza enorme tra ritmo di produzione e di biodegradazione, l’aumento continuo di richieste, e quindi di produzione, del prodotto e la cattiva gestione della raccolta e del riciclo da parte di noi cittadini, hanno fatto sì che i rifiuti plastici si accumulassero in maniera spropositata sul nostro pianeta. Ad oggi, 8 milioni di tonnellate all’anno di rifiuti plastici finiscono in mare causando un danno enorme sia all’ambiente che alla fauna marina. Questo, oltre ad essere un problema grave e concreto adesso, rischia di peggiorare nel corso degli anni. I raggi solari possono portare alla decomposizione della plastica in microplastica che rappresenta un danno per tutti gli organismi sulla Terra.

Questo breve confronto con la storia ed i numeri della plastica, rendono chiaro il motivo per il quale è necessario trovare una strada efficace per degradare la plastica in modo pulito.

La soluzione: il super-enzima

Di recente, sul ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’ (PNAS), è stato pubblicato un articolo riguardante la sintesi di una proteina potenziata in grado di degradare materie plastiche, il PET in particolare, molto velocemente.

Lo studio è stato condotto da equipe di 21 scienziati capeggiati dal Prof. John McGeehan, direttore del CEI (Centre for Enzyme Innovation) dell’Università di Portsmouth insieme al collega americano, il Dr. Gregg Beckham. Già nel 2018 il team del Prof. McGeehan scopre, accidentalmente, una versione ingegnerizzata dell’enzima PETase in grado di decomporre la plastica. Durante lo studio attuale, attraverso le tecniche dell’ingegneria genetica, si è unito l’enzima PETase all’enzima MHETase.

Il risultato di questa unione è un super-enzima in grado di degradare plastica sei volte più velocemente della PETase da sola, inoltre, riesce a degradare anche un altro tipo di plastica, il PEF (polietilene furanoato).

Lo sviluppo dell’enzima potenziato è stato possibile, in collaborazione con gli americani, grazie all’utilizzo di intensi fasci di raggi X presso la Diamond Light Source ad Harwell, Oxfordshire, al fine di mappare le strutture 3D degli enzimi. Tali modelli molecolari hanno permesso di creare il super-enzima con una maggiore capacità di attaccare la plastica.

Per i ricercatori il prossimo step è quello di velocizzare ulteriormente il processo in modo da poter utilizzare questa tecnologia in ambito commerciale. Questo sarebbe un traguardo importantissimo sul piano dell’inquinamento ed inoltre, aprirebbe le porte ad un’economia della plastica circolare e sostenibile.

Articolo a cura di Domenico Ricchiari.

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