La mancanza di conoscenza sui meccanismi molecolari che rendono possibile la biocatalisi costituisce un ostacolo allo sviluppo di processi biotecnologici che consentano il riciclo della plastica. Un progetto di ricerca guidato da un team dell'Universitat Jaume I ha reso possibile degradare la plastica PET ampiamente utilizzata attraverso un enzima naturale, CALB, modificando il pH del mezzo. Ciò apre un nuovo modo di riciclare il PET, che è presente, ad esempio, in contenitori, bottiglie o tessuti di ogni tipo, e genera composti innocui utili nei successivi processi di sintesi.
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications da un gruppo di biochimica computazionale dell'Istituto dei Materiali Avanzati (INAM) dell'UJI guidato da Vicent Moliner e Katarzyna Świderek, in collaborazione con un gruppo del Centro per la Ricerca Cooperativa sui Biomateriali (CIC biomaGUNE) dei Paesi Baschi, guidato da Fernando López Gallego e un altro dell'Università dei Paesi Baschi, guidato da Haritz Sardon. Questi ultimi due gruppi hanno svolto la parte sperimentale del progetto.
Moliner spiega:"Poiché i polimeri sintetici non sono esistiti storicamente, l'evoluzione non ha avuto il tempo di sviluppare enzimi in grado di degradare questi materiali". Le materie plastiche hanno proprietà molto interessanti, che portano al loro ampio utilizzo in diverse applicazioni. Tuttavia, è proprio una di queste proprietà (la loro durabilità) a sollevare il problema del loro riciclaggio.
"I ricercatori si chiedono come riciclarli in modo efficiente e senza generare problemi ambientali. A questo proposito, uno degli obiettivi del nostro gruppo dell'INAM è progettare enzimi che potrebbero degradare la plastica. Come chimici computazionali, abbiamo fatto le previsioni sulla base di simulazioni teoriche e i nostri colleghi dei Paesi Baschi hanno effettuato la dimostrazione sperimentale," spiega Moliner.
Lo studio si è basato su un enzima naturale (CALB) che, secondo Moliner, "a differenza della maggior parte degli enzimi, è capace di catalizzare più di una reazione; è molto promiscuo. Abbiamo così scoperto che non solo possiamo usare questo enzima per degradano il PET, ma modificando il pH del mezzo, la struttura dell'enzima è variata e siamo riusciti ad ottenere due tipologie di prodotti difficilmente ottenibili con i metodi tradizionali di sintesi, e utili per ottenerne altri."
Il ricercatore dell'INAM sottolinea che in questo modo "abbiamo scoperto un meccanismo molto semplice che ci permette di degradare un polimero sintetico in soluzione acquosa e a bassa temperatura, oltre a controllare i prodotti finali della reazione semplicemente modulando il pH."
Il prossimo passo, indica Moliner, è "continuare ad approfondire lo studio per migliorare la velocità della reazione riprogettando l'enzima". Un'altra linea che stanno attualmente esplorando è quella di avanzare nella degradazione di altre plastiche come i poliuretani, un altro tipo di polimero sintetico ampiamente utilizzato oggi, un punto su cui il gruppo di biochimica computazionale dell'INAM sta lavorando con altri gruppi di ricerca in Svezia e Danimarca.
Ulteriori informazioni: Katarzyna Świderek et al, Studi meccanicistici su una lipasi svelano l'effetto del pH sui prodotti di idrolisi di piccoli moduli PET, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-39201-1
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
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