Utilizzare gli enzimi al posto delle discariche: come i processi biologici possono contribuire al riciclaggio
I ricercatori hanno individuato famiglie di enzimi in grado di degradare il poliuretano e la poliammide
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Sono resistenti, economiche e ormai è difficile immaginare la vita quotidiana senza di esse: le materie plastiche. Ogni anno ne vengono prodotte oltre 400 milioni di tonnellate. Poiché gran parte di esse viene riciclata in modo insufficiente, l’impatto ambientale causato dai rifiuti di plastica è in aumento. I ricercatori dell’Università di Greifswald stanno quindi studiando in che modo i processi biochimici possano contribuire a scomporre la plastica nei suoi singoli elementi chimici costitutivi e renderli disponibili per un nuovo ciclo di produzione.
In due nuove pubblicazioni sulle riviste scientifiche *Nature Chemical Biology* e *Nature*, due gruppi di lavoro guidati dal biochimico di Greifswald Prof. Dr. Uwe T. Bornscheuer hanno ora dimostrato il potenziale degli enzimi nel riciclaggio di plastiche che in precedenza erano difficili da riciclare e quali fattori sono determinanti per stabilire in modo affidabile se i processi di degradazione biologica siano effettivamente efficaci.
L’uso degli enzimi rappresenta un approccio promettente nella depolimerizzazione biocatalitica della plastica. Questi enzimi sono in grado di rompere in modo selettivo i legami chimici che tengono insieme la plastica. Questo approccio è già stato sviluppato con discreto successo per il polietilene tereftalato (PET), utilizzato nella produzione di bottiglie per bevande e tessuti. Alcuni enzimi sono in grado di scomporre il PET nei suoi singoli elementi costitutivi in condizioni non aggressive. Questi possono poi essere utilizzati per produrre nuove materie plastiche. Nel migliore dei casi, questo metodo consentirebbe di riutilizzare la plastica come materia prima all’infinito, invece che trasformarla in rifiuto.
La degradazione di altri tipi di plastica si rivela molto più difficile. Alcuni anni fa, il team guidato da Bornscheuer è riuscito a identificare i primi biocatalizzatori in grado di scindere legami particolarmente stabili nei poliuretani (PU). I poliuretani sono presenti in molti prodotti, ad esempio nei materassi, nei materiali isolanti e nelle scarpe da ginnastica. In un articolo pubblicato di recente su *Nature Chemical Biology*, i ricercatori hanno individuato quali famiglie di enzimi sono particolarmente adatte alla degradazione del PU e delle poliammidi. Hanno inoltre discusso come individuare nuovi biocatalizzatori e, apportando modifiche specifiche agli enzimi – il cosiddetto ingegneria proteica – ottimizzarne l’impiego nel riciclaggio. L’obiettivo è migliorare le cosiddette uretanasi: enzimi in grado di scomporre in modo specifico i poliuretani nei loro singoli elementi costitutivi. «Sono convinto che i rapidi progressi compiuti in questo campo porteranno allo sviluppo di urethanasi affidabili e versatili, che consentiranno l’introduzione di processi industriali anche per un riciclaggio efficiente di questi polimeri», afferma Bornscheuer.
Mettere alla prova la degradazione della plastica
Allo stesso tempo, il team di Greifswald, insieme a ricercatori internazionali, mette in guardia da conclusioni affrettate riguardo alla degradazione biologica della plastica. In un altro articolo pubblicato di recente su *Nature*, gli autori analizzano criticamente la letteratura secondo cui determinati batteri o enzimi sarebbero in grado di degradare plastiche quali il polietilene (PE) o il cloruro di polivinile (PVC). Questi tipi di plastica sono molto più difficili da degradare biologicamente rispetto, ad esempio, al PET, al PU o al nylon. Spesso le ricerche condotte su questi materiali plastici sono state insufficienti, gli studi non sono stati sottoposti a un’adeguata revisione o i risultati delle analisi sono stati interpretati in modo errato. «La degradazione biologica della plastica è un’area di ricerca sorprendentemente complessa. Può essere relativamente facile ottenere un segnale che suggerisca che la plastica sia stata decomposta con successo. Tuttavia, è difficile dimostrare che tale segnale sia effettivamente il risultato della degradazione del polimero plastico», spiega l’autore principale dell’articolo, il prof. Gustav Vaaje-Kolstad dell’Università norvegese di scienze della vita (NMBU).
Il team di ricercatori ha quindi formulato raccomandazioni specifiche per lo svolgimento ottimale degli esperimenti – dalla caratterizzazione esatta delle plastiche utilizzate a adeguati esperimenti di controllo e analisi quantitative. Queste dovrebbero consentire di determinare in modo affidabile i microrganismi e gli enzimi effettivamente in grado di degradare le plastiche particolarmente difficili da riciclare. A lungo termine, tali risultati potrebbero contribuire allo sviluppo di processi di riciclaggio biologico per ulteriori tipi di plastica e al recupero di materie prime preziose dai rifiuti plastici. Anziché limitarsi a smaltire la plastica, questi materiali potrebbero quindi essere riutilizzati per nuovi prodotti e reimmessi nel ciclo produttivo.
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Pubblicazione originale
Thomas Bayer, Hannes Meinert, Ren Wei, et al.; "Advances in amidases and urethanases as depolymerization biocatalysts"; Nature Chemical Biology, 2026-10-1
Anton A. Stepnov, Allison Werner, Soo-Jin Yeom, et al.; "Assessing biological degradation of non-hydrolysable synthetic polymers"; Nature, Volume 657, 2026-9-16
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