Trasformare i rifiuti in futuro: gli scienziati producono materiali di base per il nylon dal polistirene
Hanno indotto i batteri a scomporre il polistirene e a convertirlo in sostanze chimiche utili
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Sembra ancora un po' fantascienza, ma in realtà funziona: batteri che utilizzano sostanze dannose per l'ambiente come il polistirene per produrre le materie prime per il nylon senza bisogno di nuovo petrolio grezzo. Questo è esattamente ciò che il professore di biotecnologia di Saarbrücken, Christoph Wittmann, e altri colleghi di discipline vicine hanno realizzato. Hanno pubblicato le modalità di funzionamento sulla rivista Chemical Engineering Journal.
Non tutti i rifiuti di plastica sono uguali. Mentre una plastica può essere facilmente riciclata, la situazione può essere molto diversa per un'altra. "Il polistirene è uno di questi problemi", spiega Christoph Wittmann. Il professore di biotecnologia dei sistemi presso l'Università del Saarland ha dedicato la sua intera carriera di ricerca a studiare come smaltire o riciclare alcune materie plastiche nel rispetto dell'ambiente. Grazie al suo lavoro e a quello dei suoi colleghi, il "bambino problematico" polistirene, la cui varietà più nota, il polistirolo, è probabilmente familiare a tutti, potrebbe ora perdere il suo status e forse anche diventare una materia prima molto ricercata per la chimica di base.
Ogni anno nel mondo si producono ben 20 milioni di tonnellate di rifiuti di polistirolo, di cui solo una piccola parte può essere riciclata. Se Christoph Wittmann ha la meglio, questa situazione potrebbe presto diventare un ricordo del passato. Insieme ai chimici dei polimeri del gruppo di lavoro del professor Markus Gallei e agli scienziati dei materiali dell'Istituto Leibniz per i nuovi materiali (INM) di Saarbrücken, nonché ad altri partner di Dortmund e Vienna, il biotecnologo del Saarland è riuscito a far sì che i batteri scompongano i mattoni molecolari del polistirene e li convertano in sostanze chimiche utili. I mattoni necessari erano stati precedentemente estratti dai rifiuti di polistirene con un processo a risparmio energetico, gettando così le basi per l'utilizzo microbico.
In parole povere, naturalmente. Come potete immaginare, non si può fare un discorso educativo a un batterio della specie Pseudomonas putida con un dito indice alzato. Occorrono invece anni di lavoro in laboratorio per manipolare il metabolismo del batterio in dosi così fini da fargli sviluppare un appetito per i blocchi di polistirene (pochi batteri sono così in natura) e da motivarlo a espellere sostanze utili come "prodotto digestivo".
Tali sostanze includono l'acido muconico, che a sua volta può essere scomposto in acido adipico ed esametilendiammina. "Queste due sostanze hanno ciascuna sei atomi di carbonio e due gruppi acidi o amminici", spiega Christoph Wittmann. I chimici ora si alzeranno e prenderanno nota, perché: "Questi sono i due componenti per la produzione del nylon", spiega lo scienziato. E il nylon, a sua volta, svolge un ruolo fondamentale nel mondo delle materie plastiche. Innumerevoli oggetti di uso quotidiano contengono nylon, dai famosi collant di nylon ai tappeti, ai sedili delle auto e persino agli utensili da cucina, alle fascette e ai tasselli. Ciò dimostra che l'"upcycling" biologico trasforma il polistirene, difficilmente riciclabile, in una preziosa materia prima per plastiche tecniche di alta qualità e persino ad alte prestazioni: un vero vantaggio rispetto al "riciclaggio" tradizionale.
Il processo di Saarbrücken, sviluppato anche grazie ai finanziamenti del progetto "Repurpose" dell'UE, sta aprendo all'industria chimica approcci completamente nuovi per mantenere i molti milioni di tonnellate di rifiuti di polistirene nel ciclo dei materiali e per ricavarne nuove materie prime. "Il fatto saliente è che i nostri colleghi dell'INM, guidati da Aránzazu del Campo, sono riusciti a dimostrare che i materiali ottenuti con il nostro processo hanno le stesse proprietà dei materiali prodotti ex novo in fabbrica a partire dal petrolio grezzo", afferma Christoph Wittmann. Le proprietà materiali delle plastiche ottenute dal polistirene riciclato sono quindi le stesse di quelle ottenute da plastiche nuove di zecca. Questo è importante, ad esempio, per la resistenza dei prodotti. La loro durata è pari a quella dei prodotti realizzati con petrolio grezzo "fresco".
I ricercatori hanno potuto ottenere queste conoscenze anche grazie all'eccellente collaborazione e alle brevi distanze del campus dell'Università del Saarland. "È una caratteristica molto speciale di Saarbrücken", spiega il biotecnologo. Oggi nessun ricercatore può lavorare in modo isolato, soprattutto nel proprio campo. "La sostenibilità ha bisogno di team interdisciplinari", afferma. "Non si può fare da soli".
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Tedesco può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Michael Kohlstedt, Fabia Weiland, Samuel Pearson, Devid Hero, Sophia Mihalyi, Laurenz Kramps, Georg Gübitz, Markus Gallei, Aránzazu del Campo, Christoph Wittmann; "Biological upcycling of polystyrene into ready-to-use plastic monomers and plastics using metabolically engineered Pseudomonas putida"; Chemical Engineering Journal
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