Chiediamo aiuto ai batteri per smaltire le scarpe da tennis

Alcune plastiche sono relativamente semplici da scomporre e riciclare. Altre molto meno. Un buon esempio è il poliuretano con cui vengono realizzate le suole delle scarpe da ginnastica, selezionato per la sua resistenza e, proprio per questo, estremamente ostico da smaltire. La soluzione arriva da un nuovo studio internazionale: un enzima ingegnerizzato a partire da un batterio che abita naturalmente nel compost (il terriccio ottenuto dalla degradazione dei rifiuti organici) che permette di smantellare il poliuretano espanso senza ricorrere ad alte temperature o processi chimici aggressivi. La scoperta, descritta sulla rivista Chem Catalysis, apre la strada a nuove strategie industriali per la gestione dei rifiuti polimerici stoccati nelle discariche di tutto il mondo.

La sfida dei polimeri termoindurenti

Ogni anno vengono prodotte a livello globale circa 22 milioni di tonnellate di poliuretano, più del 5% dell'intera produzione mondiale di plastica. Una frazione significativa di questa plastica appartiene alla categoria dei termoindurenti: polimeri le cui catene molecolari formano legami incrociati permanenti che non possono essere semplicemente fusi e rimodellati. Questa caratteristica rende oggetti come le suole delle scarpe, i materassi e le spugne da cucina un incubo per la catena del riciclo. Per superare l’impasse, il gruppo di lavoro guidato da Rosie Graham dell’Università di Aarhus, in Danimarca, e Pedro Paiva dell'Università di Porto ha cercato una soluzione nei processi di degradazione naturali, analizzando i microrganismi che popolano i sistemi di compostaggio.

Un enzima molto speciale

L’attenzione degli scienziati si è concentrata sul batterio Chelatococcus composti, identificato all’interno di campioni di compost danese. Le analisi hanno rivelato che il batterio è in grado di degradare parzialmente il poliuretano, e così i ricercatori hanno studiato le sostanze prodotte dal microorganismo, fino a identificare un candidato promettente: l’enzima Ccpur1, una proteina in grado di agganciarsi al poliuretano e di spezzarne la struttura molecolare. Utilizzando simulazioni al computer hanno quindi modellato l’interazione tra il sito attivo dell’enzima e la superficie del polimero. E sono intervenuti sul codice genetico di C. composti per migliorare l'incastro molecolare tra l’enzima e le molecole di plastica, e potenziarne così l’efficacia.

I test sulle suole reali

Mettendo a contatto l’enzima mutante con frammenti di suole di scarpe prive di qualsiasi trattamento preliminare, i ricercatori hanno osservato la degradazione dell’1,4% del poliuretano nell’arco di 72 ore. Una percentuale forse contenuta, che rappresenta però un risultato significativo per un processo biologico condotto a temperature e pressioni ambientali. Ottimizzando ulteriormente l’enzima, e individuandone altri con simili capacità, gli autori dello studio ritengono che potrebbe rivelarsi una soluzione efficace per rendere finalmente riciclabili anche i poliuretani espansi e altre plastiche termoindurenti. “Abbiamo riempito l’ambiente con moltissima plastica di ogni tipo – commenta Rosie Graham, ricercatrice dell’Università di Aarhus e coautrice dello studio – Ma fortunatamente esistono moltissimi organismi che utilizzano questi materiali come fonti di energia. Il vero vantaggio nell’utilizzare i loro enzimi per il riciclo è che funzionano in condizioni miti, a temperatura e pressione più basse di quelle attualmente utilizzate in molte tecnologie di riciclo”.