Per affrontare il problema della riduzione dei rifiuti plastica è al lavoro la scienza. Proprio di recente due filoni di ricerca hanno messo a punto il modo di trasformare polietilene e PET in prodotti “bio”
I rifiuti di plastica sono uno dei maggiori problemi da affrontare. Attualmente vengono prodotti più di 350 milioni di tonnellate l’anno e si è arrivati a valutare il peso complessivo di plastica presente sulla Terra in otto miliardi di tonnellate. Senza modifiche alle politiche attuali, Statista prevede che la produzione globale di rifiuti di plastica triplicherà entro il 2060, raggiungendo l’incredibile cifra di un miliardo di tonnellate.
Come risolvere il problema? Trasformando il problema in opportunità. La ricerca lavora da tempo a questo proposito e di recente è giunta a due interessanti soluzioni.
Nel primo caso un team di ricercatori dell’Università di Adelaide ha sviluppato un modo per convertire i rifiuti di polietilene (la plastica più utilizzata al mondo) in preziose sostanze chimiche, tramite fotocatalisi usando la luce del sole.
Nel secondo, esperti dell’Università di Edimburgo hanno messo a punto un batterio mangiatore di plastica in grado di trasformare in modo efficiente i rifiuti di polietilene tereftalato (PET, usato per le bottiglie) in acido adipico, usato per realizzare prodotti di uso quotidiano, di solito generato usando combustibili fossili e processi energivori.
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Trasformare rifiuti di plastica in materia prima bio
Partiamo dalla ricerca condotta dal team guidato dal professor Shizhang Qiao docente di nanotecnologia dell’università di Adelaide. Si è focalizzato sui rifiuti in polietilene (PE), materiale utile per svariati impieghi, dagli imballaggi ai giocattoli: il 40% del volume totale di materie plastiche è composto proprio da questa resina termoplastica.
L’equipe di scienziati dell’ateneo australiano ha sviluppato un metodo per trasformare i rifiuti di polietilene in etilene e acido propionico. L’etilene è un’importante materia prima chimica che può essere ulteriormente trasformata in una varietà di prodotti industriali e quotidiani; l’acido propionico è molto richiesto sempre nel food grazie alle sue proprietà antisettiche e antibatteriche. Per attivare il processo di conversione i ricercatori hanno usato energia solare, evitando così l’impiego dei combustibili fossili.
Il processo allo studio è complesso: il riciclo catalitico dei rifiuti di PE “è ancora in fase iniziale di sviluppo ed è praticamente impegnativo a causa dell’inerzia chimica dei polimeri e delle reazioni collaterali derivanti dalle complessità strutturali delle molecole dei reagenti”, ha spiegato lo stesso professor Qiao. In ogni caso la ricerca sarà utile in ulteriori ricerche scientifiche volte alla gestione dei rifiuti oltre che per la produzione chimica. Non solo: fornirà spunti utili per progettare fotocatalizzatori ad alte prestazioni per l’utilizzo dell’energia solare e favorirà lo sviluppo della tecnologia di riciclo dei rifiuti alimentata con energia rinnovabile.
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Batteri mangia plastica: così si trasforma il PET
Sempre mirata alla trasformazione virtuosa dei rifiuti in plastica è la ricerca condotta da un team di ricerca dell’Università di Edimburgo. Gli esperti hanno messo a punto un batterio di Escherichia coli capace di mangiare plastica e di trasformare in modo efficiente i rifiuti di PET in acido adipico, che viene utilizzato per produrre materiali di nylon, farmaci e fragranze.
In precedenza, un team di ricercatori ha progettato un ceppo di E. coli per trasformare il componente principale delle vecchie bottiglie in PET in vanillina, un composto aromatizzato alla vaniglia. Allo stesso tempo, altri ricercatori hanno ingegnerizzato i microbi per metabolizzare l’acido tereftalico in una varietà di piccole molecole.
Stephen Wallace, professore di biotecnologie chimiche e alcuni ricercatori volevano espandere i percorsi biosintetici dell’Escherichia coli per includere il metabolismo dell’acido tereftalico in acido adipico, una materia prima per molti prodotti di uso quotidiano generalmente creata mediante l’impiego di combustibili fossili. Così hanno sviluppato un batterio E. coli mangiatore di plastica in grado di trasformare in modo efficiente le bottiglie di PET in acido adipico.
Gli scienziati hanno utilizzato come campioni prodotti in PET, lavorando sull’ingegneria genetica e sviluppando un nuovo ceppo batterico in grado di produrre enzimi in grado di trasformare l’acido tereftalico in composti come acido muconico e acido adipico. Per convertire poi l’acido muconico in adipico, hanno utilizzato un secondo tipo di batterio, mediante una reazione a temperatura ambiente.
Negli esperimenti, il team ha scoperto che l’abbinamento delle cellule microbiche ingegnerizzate alle sfere di idrogel di alginato ne migliorava l’efficienza: si è arrivati così a una conversione pari al 79% dell’acido tereftalico in acido adipico.
Gli scienziati autori della ricerca credono che questo sia il primo rapporto sulla bio-produzione di acido adipico da una fonte di rifiuti di plastica. Ciò conferma l’impiego virtuoso della biotecnologia microbica come soluzione per la valorizzazione di una abbondante materia prima di scarto.
Andrea Ballocchi
