Gli enzimi come eroi del riciclo: ricerche sul riciclo sostenibile della plastica

L'enzima PHL7, descritto per la prima volta nel 2021 da Sonnendecker dopo essere stato isolato da un campione di compost proveniente dal cimitero Südfriedhof di Lipsia, è considerato uno dei pochi enzimi iperattivi di degradazione del PET presenti in natura. Finora, tuttavia, era troppo instabile e non sufficientemente attivo per le applicazioni tecniche, soprattutto in condizioni industriali reali. Il nuovo studio supera questi ostacoli: "Utilizzando le previsioni bioinformatiche, abbiamo introdotto mutazioni mirate nella sequenza aminoacidica, ottenendo varianti significativamente migliorate. Queste varianti presentano una maggiore stabilità, un'attività più elevata e una ridotta dipendenza dalle concentrazioni di sale: un vantaggio decisivo, poiché l'enzima può ora funzionare anche nella normale acqua di rubinetto", spiega Künze.

Per il lavoro sperimentale svolto tra l'estate del 2022 e la metà del 2025, il gruppo di ricerca guidato da Künze e Sonnendecker ha utilizzato un'ampia gamma di metodi moderni: La cristallografia a raggi X ha rivelato la struttura tridimensionale, la spettroscopia di impedenza ha fornito dati in tempo reale sul progresso della reazione e le simulazioni di dinamica molecolare hanno aiutato a decifrare il processo di degradazione enzimatica a livello molecolare. Le varianti dell'enzima sono state testate in bioreattori in condizioni molto simili a quelle industriali, con risultati promettenti. I risultati sono già alla base di una domanda di brevetto.

"Le varianti di PHL7 che abbiamo sviluppato sono ora vere e proprie candidate all'applicazione industriale", afferma Sonnendecker. ESTER-Biotech, una start-up fondata a Lipsia nel 2025 come spin-off dell'Università di Lipsia, sta già pianificando il trasferimento della tecnologia a un impianto pilota. A lungo termine, il riciclaggio enzimatico potrebbe contribuire a rendere l'economia della plastica più circolare e sostenibile. Il progetto non è ancora concluso: è prevista un'ulteriore ottimizzazione grazie all'intelligenza artificiale e lo sviluppo di enzimi per altre plastiche biodegradabili come il PLA e il PBS. Se la tecnologia si rivelerà commercialmente valida sarà chiaro nei prossimi anni e dipenderà non solo dai progressi tecnici, ma anche da fattori economici.

Più di 20 anni fa, il professor Wolfgang Zimmermann dell'Università di Lipsia stava già conducendo ricerche pionieristiche sugli enzimi di degradazione della plastica, con l'obiettivo di riciclare plastiche come il PET in condizioni ecologiche. Lo studio attuale porta il settore un passo più vicino al raggiungimento di questo obiettivo.