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La plastica è ormai considerata un materiale indispensabile. Caratteristiche come la durabilità, leggerezza, resistenza e prezzo economico hanno portato a un uso massiccio di questo materiale. Se da un lato abbiamo la comodità dell'uso della plastica, dall'altro dobbiamo fare i conti con il forte inquinamento degli ambienti terrestri e marini che ha generato. È diventato quindi necessario lo sviluppo di materiali alternativi sostenibili, duraturi e allo stesso tempo resistenti.
Da questa necessità sono nate le plastiche biodegradabili, in grado di degradarsi nell'ambiente. Idealmente dovrebbe essere un materiale in grado di essere degradato completamente in anidride carbonica e acqua grazie all'azione di microorganismi naturalmente presenti nell'ambiente come batteri, funghi o alghe.
Purtroppo però, la maggior parte delle plastiche biodegradabili presenti sul mercato sono compostabili, quindi ottimizzate per la loro degradazione industriale (caratterizzata dall'uso di alte temperature, umidità e attività microbica). La degradazione ambientale di questi materiali risulta quindi più complessa, soprattutto negli ambienti marini e ancor di più nel mare profondo, dove le temperature sono basse e i microorganismi necessari per la degradazione non sono presenti.
Una possibile soluzione a questa problematica è stata presentata in uno studio pubblicato su Nature, in cui i ricercatori hanno dimostrato che è possibile accelerare la degradazione di determinate plastiche compostabili attraverso l'uso di particolari enzimi.
Le plastiche compostabili e il trigger interno che facilita la degradazione
L'idea alla base dello studio è non aspettare semplicemente che i batteri marini attacchino la plastica, ma fornire una specie di "pulsante di autodistruzione" alla plastica stessa che possa dare inizio alla degradazione e, in generale, facilitare il processo. Per realizzare questo, i ricercatori hanno incorporato direttamente nella matrice del materiale una minima quantità di enzimi idrolitici, come la cutinasi di Humicola insolens o la lipasi di Candida antarctica.
Questi enzimi rimangono intrappolati all'interno della plastica senza degradarsi e senza alterare la resistenza meccanica dell'oggetto. Tuttavia, una volta che la plastica finisce in acqua, gli enzimi si attivano agendo come delle forbici molecolari che spezzano la struttura della plastica in frammenti solubili.
Per verificarne l'efficacia, oltre al laboratorio, il team ha portato la sperimentazione sul campo. Attraverso il sommergibile di ricerca Shinkai 6500 e veicoli robotici, i campioni di plastica sono stati immersi in vari siti dell'Oceano Pacifico a profondità comprese tra 2 e 5503 metri.
Nei fondali marini, a profondità di circa 757 metri, le plastiche compostabili tradizionali (senza enzima) non hanno mostrato quasi alcuna degradazione dopo 18 mesi. Al contrario, i campioni con enzima incorporato sono arrivati a una degradazione vicina al 100% in soli 5 mesi. Inoltre, è stato visto che nelle acque costiere superficiali è bastata una concentrazione minima di enzima (circa lo 0,1% in peso) per far scomparire quasi del tutto il campione in un mese.
Un aspetto fondamentale riguarda le microplastiche, ovvero minuscole particelle di plastica di dimensioni comprese tra 1 µm e i 5 mm. L'azione enzimatica interna decompone il materiale senza lasciare particelle microscopiche persistenti nell'ambiente. I frammenti molecolari solubili rilasciati vengono ingeriti e digeriti dai batteri marini naturali, che li convertono in anidride carbonica, acqua e biomassa.
Quali sono i vantaggi concreti per le bioplastiche e il mare
Finora, le plastiche compostabili in commercio hanno rappresentato una soluzione non idonea per l'ambiente marino. L'idea di incorporare enzimi nella matrice del materiale permetterebbe di creare oggetti in grado di degradarsi davvero in seguito a un contatto prolungato con l'acqua salata.
Le applicazioni pratiche più immediate riguardano tutti quei manufatti ad alto rischio di dispersione in mare, come reti da pesca, lenze, attrezzature per l'acquacoltura e imballaggi marittimi. La quantità minima di enzima necessaria per accelerare la degradazione senza compromettere la resistenza meccanica potrebbe rendere questa tecnologia fattibile a livello industriale.
La sfida principale al momento resta quella economica. I costi di produzione delle bioplastiche e degli enzimi rimangono ancora superiori rispetto alle tradizionali plastiche da petrolio. Tuttavia, i risultati e le dimostrazioni ottenute da questo studio offrono una nuova prospettiva concreta per proteggere gli oceani del nostro Pianeta.
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