I batteri ingegnerizzati possono produrre un modificatore della plastica che rende la plastica proveniente da fonti rinnovabili più lavorabile, più resistente alla frattura e altamente biodegradabile anche nell’acqua di mare. Lo sviluppo dell'Università di Kobe fornisce una piattaforma per la produzione personalizzabile e su scala industriale di un materiale che racchiude un grande potenziale per rendere verde l'industria della plastica.

La plastica è un segno distintivo della nostra civiltà. Si tratta di una famiglia di materiali altamente formabili (da cui il nome), versatili e durevoli, la maggior parte dei quali sono anche persistenti in natura e quindi una significativa fonte di inquinamento. Inoltre, molte materie plastiche sono prodotte dal petrolio greggio, una risorsa non rinnovabile.

Ingegneri e ricercatori in tutto il mondo sono alla ricerca di alternative, ma non ne è stata trovata nessuna che presenti gli stessi vantaggi delle plastiche convenzionali evitandone i problemi. Una delle alternative più promettenti è l'acido polilattico, che può essere prodotto dalle piante, ma è fragile e non si degrada bene.

Per superare queste difficoltà, i bioingegneri dell'Università di Kobe che lavorano con Taguchi Seiichi, insieme alla società di produzione di polimeri biodegradabili Kaneka Corporation, hanno deciso di mescolare l'acido polilattico con un'altra bioplastica, chiamata LAHB, che ha una serie di proprietà desiderabili.

Soprattutto, è biodegradabile e si mescola bene con l'acido polilattico. Tuttavia, per produrre LAHB, dovevano ingegnerizzare un ceppo di batteri che producesse naturalmente un precursore, manipolando sistematicamente il genoma dell'organismo attraverso l'aggiunta di nuovi geni e l'eliminazione di quelli interferenti.

Nella rivista ACS Sustainable Chemistry &Engineering , i ricercatori ora riferiscono di essere riusciti a creare una fabbrica di plastica batterica che produce catene di LAHB in quantità elevate, utilizzando solo il glucosio come materia prima. Inoltre, dimostrano anche che, modificando il genoma, potrebbero controllare la lunghezza della catena LAHB e quindi le proprietà della plastica risultante. Sono stati così in grado di produrre catene LAHB fino a dieci volte più lunghe rispetto ai metodi convenzionali, che chiamano "LAHB ad altissimo peso molecolare".

Ancora più importante, aggiungendo LAHB di questa lunghezza senza precedenti all’acido polilattico, i ricercatori sono stati in grado di creare un materiale che presenta tutte le proprietà a cui puntavano. La plastica altamente trasparente risultante è molto più modellabile e più resistente agli urti rispetto all'acido polilattico puro e si biodegrada nell'acqua di mare entro una settimana.

Taguchi commenta questo risultato, dicendo:"Mescolando l'acido polilattico con LAHB, i molteplici problemi dell'acido polilattico possono essere superati in un colpo solo, e si prevede che il materiale così modificato diventi una bioplastica sostenibile dal punto di vista ambientale che soddisfa le esigenze contrastanti delle esigenze fisiche". robustezza e biodegradabilità."

I ricercatori, però, sognano in grande. Il ceppo di batteri utilizzato in questo lavoro può in linea di principio utilizzare CO₂ come materia prima. Dovrebbe quindi essere possibile sintetizzare plastica utile direttamente dai gas serra.

Taguchi spiega:"Attraverso la sinergia di più progetti, miriamo a realizzare una tecnologia di bioproduzione che colleghi efficacemente la produzione microbica e lo sviluppo dei materiali".

Ulteriori informazioni: Piattaforma microbica per la produzione su misura di modificatore di polilattide biodegradabile:poliestere a base di lattato ad altissimo peso molecolare LAHB, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2024). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c07662

Informazioni sul giornale: Chimica e ingegneria sostenibile ACS

Fornito dall'Università di Kobe