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Realizzato un cocktail di enzimi mangia-plastica

Scritto da Leonardo Debbia il 11.11.2020

L’inquinamento ad opera della plastica rappresenta un pericolo ambientale globale; e questo è ampiamente risaputo, ormai.

La buona notizia che ci giunge ora dal mondo della ricerca scientifica è che i microbi stanno evolvendo la loro capacità di utilizzare i polimeri sintetici come fonti di carbonio ed energia.

Bottiglie e altri rifiuti di plastica (immagini di repertorio)

Bottiglie e altri rifiuti di plastica (immagini di repertorio)

Questa scoperta, laddove potesse essere impiegata su larga scala, non solo risolverebbe i problemi connessi alle alte concentrazioni di anidride carbonica della nostra atmosfera, riducendone, intanto, la quantità; ma potrebbe anche rappresentare un valido aiuto nella produzione di nuove fonti energetiche.

Nel 2016 il batterio Ideonella sakaiensis, scoperto da scienziati giapponesi durante l’esame di un campione di rifiuti solidi urbani, si rivelò come ottimo processore contro un polimero sintetico, il teraftalato di polietilene (PET), nel digerirlo, scindendo la sua molecola attraverso l’idrolisi, nei due componenti (o monomeri) costituenti.

Si trattava del primo batterio conosciuto in grado di demolire le catene di polimeri plastici.

Fino ad allora questa prerogativa era stata osservata esclusivamente nei funghi.

Del resto i polimeri – che possiamo paragonare a catene, o immaginare come collane in cui, al posto delle perle, siano disposti i monomeri, le molecole singole – non sono solo prodotti sintetici, ma esistono anche in natura, ad esempio come protettori di alcune foglie; e i batteri hanno avuto a disposizione milioni di anni per evolversi ed essere in grado di farne oggetto della propria nutrizione.

Stupisce, tuttavia, la rapidità con cui il batterio della Ideonella abbia potuto adattarsi in una cinquantina di anni alla nuova fonte di cibo sintetico prodotto dall’uomo.

Il PET è la termoplastica più comune, utilizzata nella produzione di bottiglie per bevande monouso, abbigliamento e tappeti. Ma è anche una delle fonti di inquinamento più diffuse: laghi, fiumi, mari ne stanno accumulando da mezzo secolo e il tempo di smaltimento naturale è di centinaia di anni.

Velocizzare questo processo sarebbe la soluzione radicale ideale!

Il PET è formato da due soli enzimi, il PETase che, attaccato dal batterio in presenza di acqua, avvia la scissione della molecola, la cui degradazione viene successivamente completata dal secondo enzima, l’ MHETase.

Il problema stava nel rompere i robusti legami molecolari.

E’ stato osservato che per la completa distruzione della molecola di PET occorrono circa sei settimane, ad una temperatura di 30 gradi; un tempo abbastanza lungo, anche se imparagonabile alla degradazione naturale di cui si è accennato sopra.

Gli scienziati dell’Università di Portsmouth, guidati dal prof. John McGeehan, direttore del Centre for Enzym Innovation presso lo stesso Ateneo e dal dott. Gregg Beckham, dello statunitense National Renewable Energy Laboratory (NREL), sono riusciti a velocizzare i tempi di smaltimento, giungendo a formare un cocktail enzimatico in grado di digerire la plastica sei volte più velocemente.

Si doveva intervenire sulla combinazione dell’enzima PETase con il secondo enzima, chiamato MHETase.

Una prima miscelazione aveva raddoppiato la velocità di rottura delle catene molecolari del PET, ma la connessione tra i due enzimi ha portato ad ottenere un ‘super-enzima’ che è riuscito ad aumentare l’azione distruttiva di altre tre volte.

I risultati dello studio sono stati resi noti sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

“Separatamente, i due enzimi avevano due attività complementari (uno attaccava la superficie, mentre l’altro demoliva le catene). Noi abbiamo pensato di collegare fisicamente i due enzimi, ottenendo un effetto molto maggiore”, dichiara McGeehan.

Gli studiosi si sono serviti di un sincrotone, che utilizza fasci intensi di raggi X, 10 miliardi di volte più luminosi del Sole, per agire come un potentissimo microscopio che permette di vedere i singoli atomi.

E’ così che è stato possibile realizzare il progetto molecolare per un sistema enzimatico più veloce.

La rottura delle molecole del PET restituisce quindi i mattoni iniziali dei componenti, consentendo di riutilizzare le materie plastiche praticamente all’infinito e riducendo inoltre la nostra dipendenza dalle risorse fossili come il petrolio e il carbone.

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