dalla plastica alla vaniglia

Detta così sembra fantascienza, ma è realtà: è possibile ottenere la vanillina dalle bottiglie di plastica usate, o meglio, dal polietilene tereftalato (PET). Un gruppo di ricercatori dell'Università di Edimburgo, in Scozia, è riuscito a trasformare le comuni bottiglie di plastica in aroma alla vaniglia grazie ad un particolare enzima batterico in grado di scomporre i polimeri plastici. I risultati dello studio intitolato "Sintesi microbica della vanillina dai rifiuti di poli(etilene tereftalato)" sono stati pubblicati sulla rivista Green Chemistry.

Dalla plastica alla vanillina grazie ai batteri

Come hanno fatto a ottenere aroma alla vaniglia da scarti di plastica? Le comuni bottiglie in polietilene tereftalato (PET) sono state convertite in aromi di vaniglia utilizzando il celeberrimo batterio Escherichia coli, opportunamente modificato a tale scopo. Questa bio-trasformazione è stata possibile grazie a studi pregressi in campo biochimico che avevano già identificato un meccanismo per scomporre gli scarti di PET nella sua unità base, l'acido tereftalico (AT). Per "chiudere il cerchio" e trasformare l'acido tereftalico in qualcosa di uso comune, i ricercatori hanno ricombinato queste unità chiamate monomeri grazie ai batteri, ottenendo la molecola di vanillina. Nello schema riportato qui sotto possiamo vedere i passaggi fondamentali della trasformazione.

dalle bottiglie alla vanillina
in foto: Schema che mostra i passaggi richiesti nella trasformazione delle bottiglie in PET in vanillina (Credit: Sadler e Wallace, 2021).

I batteri ingegnerizzati di E. coli sono stati riscaldati per un giorno in una sorta di "brodo" a 37°C (98,6 °F) assieme ai monomeri plastici, lasciando che questi microscopici organismi si trovino nelle condizioni ottimali per effettuare la cosiddetta "fermentazione microbica". Grazie ad una serie di reazioni chimiche descritte in 5 step, i ricercatori sono riusciti a convertire  oltre il 79% di monomeri in vanillina. Gli studi in questo campo stanno continuando, nella speranza di aumentare la resa della conversione, producendo ancora più molecole aromatiche.

Perché questa applicazione è interessante?

Due sono gli aspetti intriganti di questa ricerca: il riciclaggio della plastica e la produzione di vanillina. Questi due processi potrebbero davvero andare a braccetto permettendo di trovare una seconda vita ai rifiuti e, contemporaneamente, andando incontro alle richieste di mercato degli aromi sintetici.
Le molecole aromatiche ottenute potrebbero essere adatte al consumo umano, scrivono gli esperti, ma sarebbero necessari ulteriori test. Se così fosse, potremmo aver trovato una valida alternativa alla produzione sintetica di vanillina e agli scarti in plastica, rendendo il processo di riciclaggio delle bottiglie in linea con la circular economy. E chi lo sa, forse potremmo davvero gustarci un buon dolce fatto in casa o una pallina di gelato al gusto di vaniglia…derivata dalla plastica.

vaniglia

Il riciclaggio del PET

Il polietilene tereftalato è una resina termoplastica, un materiale abbondantemente utilizzato in campo alimentare nella produzione di bottiglie, vaschette e contenitori, nell'imballaggio e nella produzione di componenti tecniche ed elettroniche. Lo conosciamo molto bene: è il materiale di cui sono fatte le nostre comuni bottiglie di plastica.
Dato che dopo un singolo utilizzo le bottiglie in PET perdono circa il 95% del loro valore, è importante e urgente sviluppare tecnologie per valorizzare i rifiuti post-consumo in modo da affrontare l'inquinamento da plastica, passando ad un'economia circolare.
Sappiamo bene che gran parte della plastica può essere riciclata, ma avere la possibilità di tramutarla in altre molecole potrebbe essere la svolta. Trovare il modo di trasformare la plastica post-consumo in qualcos'altro potrebbe fare la differenza, creando così nuovi prodotti di valore a partire da qualcosa che oggi è considerato scarto. E perché no, magari venendo incontro alle richieste di mercato!

bottiglie plastica

La produzione di vanillina sintetica

La vanillina è una molecola di alto valore, responsabile del caratteristico sapore e odore della vaniglia. Viene ampiamente usata nell'industria alimentare, cosmetica, farmaceutica e chimica, di conseguenza la sua domanda mondiale è sempre alle stelle: la richiesta di vanillina ha raggiunto le 37.000 tonnellate nel 2018 e si prevede possa arrivare fino a 59.000 tonnellate entro il 2025 (Global Industry Report, 2018-2025). Questa molecola può essere estratta direttamente dai baccelli di vaniglia ma, visto che la domanda di vanillina supera di gran lunga l'offerta di materia prima, nel tempo si è reso necessario produrre questo aroma per via sintetica. Attualmente gran parte della vanillina viene sintetizzata in laboratorio a partire sa sostanze di origine naturale o artificiale il che ha un costo minore rispetto alla stessa molecola ma estratta dai baccelli, ma non sempre un basso impatto ambientale.
Sviluppare un'alternativa agli attuali processi di sintesi della vanillina potrebbe, come in questo caso, aumentare la sostenibilità e limitare gli scarti di materie plastiche.

Articolo a cura di
Nicole Pillepich