Mangiatori di nylon: microscopici aiutanti nel riciclo dei rifiuti plastici

Le poliammidi sintetiche, meglio conosciute come nylon, sono utilizzate in diversi settori e prodotti grazie alla loro durata e all'elevata resistenza alla trazione: dai più noti collant, biancheria intima e abbigliamento sportivo ai paracadute, alle reti, alle lenze da pesca e ai componenti dell'industria automobilistica. Nonostante l'ampia gamma di applicazioni e utilizzi, il tasso di riciclaggio delle poliammidi è attualmente inferiore al cinque per cento. Molti rifiuti di nylon finiscono in discarica a causa della mancanza di processi di riciclaggio adeguati, finiscono nell'ambiente come reti o corde da pesca o vengono inceneriti, rilasciando sostanze tossiche.

I metodi di riciclaggio convenzionali sono spesso inadeguati. Il riciclaggio meccanico tradizionale, mediante fusione e riformatura in fibre o prodotti plastici, è possibile solo per piccole quantità di rifiuti di nylon puro. Nel riciclo chimico, il materiale di nylon può essere scomposto nei suoi elementi di base e purificato per essere poi riassemblato in una nuova plastica. Tuttavia, spesso il materiale non viene scomposto completamente. Ciò che rimane è una miscela di singole molecole e brevi catene molecolari, i cosiddetti oligomeri. Rispetto ai blocchi polimerici puri, questa miscela è difficile da lavorare ulteriormente. È qui che entra in gioco l'innovazione del team di ricerca di Jülich.

Soluzione innovativa: i batteri usano i rifiuti di nylon come fonte di cibo

Il team di ricerca guidato dal Prof. Dr. Nick Wierckx dell'Istituto di Bio- e Geoscienze - Biotecnologie del Forschungszentrum Jülich è riuscito a migliorare geneticamente il versatile ma innocuo batterio del suolo Pseudomonas putida in modo tale che possa metabolizzare questa miscela di blocchi di nylon e persino convertirla in sostanze di valore superiore come i biopoliesteri. La chiave di questo progresso è stata una combinazione di ingegneria genetica ed evoluzione di laboratorio, che permette di insegnare efficacemente ai batteri nuove abilità.

"Alcuni batteri sviluppano la capacità di utilizzare meglio i blocchi di nylon attraverso mutazioni casuali nel loro materiale genetico. Queste cellule hanno un vantaggio di crescita rispetto alle altre e possono moltiplicarsi più velocemente. Dopo alcune generazioni in laboratorio, in cui i blocchi di nylon sono l'unica fonte di nutrimento, la coltura batterica alla fine è costituita solo da queste cellule specializzate", spiega Nick Wierckx.

Analizzando i genomi in dettaglio, i ricercatori sono riusciti a identificare le mutazioni responsabili e a inserirle specificamente nelle cellule di Pseudomonas putida. Inoltre, sono stati inseriti i geni di speciali enzimi, le cosiddette nylonasi, per sviluppare catene di nylon corte a partire dal nylon decomposto chimicamente come ulteriore fonte di cibo. Il potenziale di questi enzimi era già stato riconosciuto in uno studio precedente in collaborazione con Novonesis.

I risultati fanno parte del progetto Glaukos, recentemente concluso a livello europeo. Il progetto mira a rendere più sostenibile il ciclo di vita degli indumenti e degli attrezzi da pesca attraverso nuovi processi e fibre tessili a base biologica e relativi rivestimenti, riducendo in modo significativo l'impronta di carbonio e l'inquinamento da plastica.