Bottiglie di plastica, cestini, involucri:imballaggi leggeri in plastica PET diventano un problema se non vengono riciclati. Gli scienziati dell'Università di Lipsia hanno ora scoperto un enzima altamente efficiente che degrada il PET in tempi record. L'enzima PHL7, che i ricercatori hanno trovato in un cumulo di compost a Lipsia, potrebbe rendere possibile il riciclaggio del PET biologico molto più velocemente di quanto si pensasse. I risultati sono stati ora pubblicati sulla rivista scientifica ChemSusChem e selezionato come argomento di copertina.

Un modo in cui gli enzimi vengono utilizzati in natura è dai batteri per decomporre le parti delle piante. È noto da tempo che alcuni enzimi, le cosiddette idrolasi di scissione del poliestere, possono anche degradare il PET. Ad esempio, l'enzima LCC, scoperto in Giappone nel 2012, è considerato un "mangiatore di plastica" particolarmente efficace. Il team guidato dal Dr. Christian Sonnendecker, un ricercatore all'inizio della carriera dell'Università di Lipsia, sta cercando esempi mai scoperti di questi aiutanti biologici nell'ambito dei progetti MIPLACE ed ENZYCLE finanziati dall'UE. Hanno trovato quello che stavano cercando al Südfriedhof, un cimitero di Lipsia:in un campione di un cumulo di compost, i ricercatori hanno trovato il progetto di un enzima che ha decomposto il PET a velocità record in laboratorio.

I ricercatori dell'Istituto di chimica analitica hanno trovato e studiato sette diversi enzimi. Il settimo candidato, chiamato PHL7, ha ottenuto risultati in laboratorio significativamente superiori alla media. Negli esperimenti, i ricercatori hanno aggiunto il PET ai contenitori con una soluzione acquosa contenente PHL7 o LCC, il precedente leader nella decomposizione del PET. Quindi hanno misurato la quantità di plastica che è stata degradata in un determinato periodo di tempo e hanno confrontato i valori tra loro.

Il risultato:entro 16 ore, PHL7 ha causato la decomposizione del PET del 90 percento; allo stesso tempo, LCC ha gestito un degrado di appena il 45%. "Quindi il nostro enzima è due volte più attivo del gold standard tra le idrolasi che scindono il poliestere", spiega Sonnendecker. Ad esempio, PHL7 ha rotto un cestino di plastica, del tipo utilizzato per vendere l'uva nei supermercati, in meno di 24 ore. I ricercatori hanno scoperto che un singolo elemento costitutivo dell'enzima è responsabile di questa attività superiore alla media. Nel sito in cui altre idrolasi di scissione del poliestere precedentemente note contengono un residuo di fenilalanina, PHL7 trasporta una leucina.

Il riciclaggio biologico del PET presenta alcuni vantaggi rispetto ai metodi di riciclaggio convenzionali, che si basano principalmente su processi termici in cui i rifiuti di plastica vengono fusi ad alte temperature. Questi processi sono ad alta intensità energetica e la qualità della plastica diminuisce ad ogni ciclo di riciclaggio. Gli enzimi, d'altra parte, richiedono solo un ambiente acquoso e una temperatura compresa tra 65 e 70 gradi Celsius per il loro lavoro. Un altro vantaggio è il fatto che scompongono il PET nei suoi componenti acido tereftalico e glicole etilenico, che possono quindi essere riutilizzati per produrre nuovo PET, risultando in un ciclo chiuso. Finora, tuttavia, il riciclaggio biologico del PET è stato testato solo da un impianto pilota in Francia.

"L'enzima scoperto a Lipsia può dare un contributo importante alla creazione di processi alternativi di riciclaggio della plastica a risparmio energetico", afferma il professor Wolfgang Zimmermann, che ha svolto un ruolo chiave nello stabilire attività di ricerca sulle tecnologie basate sugli enzimi presso l'Università di Lipsia. "A causa degli enormi problemi causati dal carico globale dei rifiuti di plastica sull'ambiente, sta diventando sempre più importante trovare metodi rispettosi dell'ambiente per riutilizzare la plastica in un'economia circolare sostenibile. Il biocatalizzatore ora sviluppato a Lipsia ha dimostrato di essere altamente efficace nella rapida decomposizione degli imballaggi alimentari in PET usati ed è adatto per l'uso in un processo di riciclaggio ecologico in cui è possibile produrre nuova plastica dai prodotti di decomposizione."

I ricercatori di Lipsia sperano che l'enzima recentemente scoperto PHL7 possa far avanzare nella pratica il riciclaggio biologico e sono alla ricerca di partner industriali per questo scopo. Sono convinti che la maggiore velocità ridurrà notevolmente i costi di riciclaggio. Nei prossimi due o tre anni, mirano a creare un prototipo che consentirà di quantificare in modo più preciso i vantaggi economici del loro rapido processo di riciclaggio biologico.

Gli scienziati del team del professor Jörg Matysik presso l'Istituto di chimica analitica vogliono anche chiarire la struttura e la funzione degli enzimi utilizzando la spettroscopia NMR. Stanno anche lavorando a un nuovo metodo di pretrattamento per risolvere un problema nel riciclaggio biologico:la decomposizione del PET da parte degli enzimi finora ha funzionato solo per il cosiddetto PET amorfo, che viene utilizzato in cose come l'imballaggio della frutta, ma non per le bottiglie di plastica in PET con maggiore cristallinità. + Esplora ulteriormente

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