La futura impronta ambientale dell'industria dei pneumatici potrebbe essere sostanzialmente ridotta grazie a un nuovo modo ecologico trovato da quattro ricercatori RIKEN che sfrutta i batteri per produrre una sostanza chimica utilizzata nella gomma sintetica.

Ogni anno, le fabbriche di tutto il mondo sfornano più di 12 milioni di tonnellate di sostanza chimica organica 1, 3-butadiene, che viene utilizzato nei pneumatici, adesivi, sigillanti e altri prodotti in plastica e gomma. Lo producono con un processo ad alta intensità energetica che si basa sul petrolio, che contribuisce al cambiamento climatico.

Gli scienziati hanno cercato per molti anni di creare 1, 3-butadiene da materiali di partenza più rispettosi dell'ambiente utilizzando microbi appositamente progettati. Ma nessuno era riuscito in precedenza a trasformare uno zucchero semplice come il glucosio nella sostanza chimica in un semplice passaggio.

Ora, ingegnerizzando i batteri per convertire il glucosio in 1, 3-butadiene, Yutaro Mori e i suoi tre collaboratori, tutti al RIKEN Center for Sustainable Resource Science, hanno ideato un approccio sostenibile alla produzione di gomma e plastica.

"Abbiamo costruito una nuova via metabolica artificiale e prodotto 1, 3-butadiene direttamente da una fonte rinnovabile:glucosio, "dice Mori.

Il team RIKEN è riuscito a raggiungere questo obiettivo a lungo cercato concentrandosi su due parti del processo di bioproduzione. Per prima cosa hanno progettato un enzima batterico in grado di convertire un composto biologico che può essere sviluppato dal glucosio in 1, 3-butadiene (Fig. 1). I ricercatori hanno quindi modificato un ceppo del batterio Escherichia coli per utilizzare questo enzima e produrre la sostanza chimica. Dal 1, 3-butadiene è un gas a temperatura ambiente, può essere facilmente catturato mentre i batteri continuano a dividersi e crescere.

La tecnica ha ancora un po' di strada da fare prima che sia pronta per la prima serata industriale. Il team RIKEN è riuscito a sintetizzare solo circa 2 grammi di 1, 3-butadiene per litro di infuso microbico. Saranno necessarie quantità molto maggiori affinché il metodo sia competitivo in termini di costi con la produzione a base di petrolio.

Ma con un po' di ingegneria e ottimizzazione in più, Mori crede che la sua squadra ci arriverà. Ora stanno modificando ulteriormente le vie metaboliche del batterio e migliorando l'efficienza dell'enzima. In collaborazione con le aziende Yokohama Rubber e Zeon Corporation, il team RIKEN sta anche ampliando il protocollo per lavorare con volumi maggiori di microbi.

I ricercatori stanno anche esplorando modi per sfruttare il potere dei microbi per produrre altre sostanze chimiche da risorse rinnovabili. "Dopo aver svolto ulteriori ricerche sull'ingegneria enzimatica e sull'ingegneria metabolica, Spero che saremo in grado di dare un contributo sostanziale alla realizzazione di una società a basse emissioni di carbonio e di una bioeconomia sostenibile in un futuro non così lontano, "dice Mori.