Ogni essere umano utilizza, in media, 30 kg di plastica all’anno. Dato che l’aspettativa di vita globale è attualmente di circa 70 anni, ogni persona scarterà circa due tonnellate di plastica nel corso della sua vita.
Moltiplicalo per il numero di persone sulla terra – che è in costante crescita – e il totale è sbalorditivo. Alla luce di ciò, Francesco Stellacci, professore ordinario e responsabile del Laboratorio di nanomateriali e interfacce supramolecolari presso la School of Engineering dell’EPFL di Losanna, ha iniziato a pensare se esistesse un modo per risolvere il problema delle plastiche usate e riciclarle in modo più efficace. Stellacci ha stabilito una collaborazione con il Prof. Sebastian J. Maerkl nell’Istituto di Bioingegneria dell’EPFL e hanno deciso di co-consultare uno studente di dottorato, Simone Giaveri, il team ha pubblicato le sue conclusioni, basate sulla ricerca scientifica, in “Advanced Materials”.
Dopo aver esaminato le opzioni di riciclaggio della plastica esistenti disponibili, gli ingegneri hanno deciso di pensare a un approccio completamente nuovo. “Quando utilizziamo plastica biodegradabile, il processo di degradazione lascia residui che devono essere stoccati o interrati. Più terreno viene assegnato per questo, meno terreno è disponibile per l’agricoltura e ci sono conseguenze ambientali da tenere in considerazione poiché il prodotto di biodegradazione cambia necessariamente l’ecosistema dell’area”, afferma Stellacci. Quindi, come possiamo trovare una soluzione completa al problema del riciclaggio della plastica? Parte della risposta potrebbe benissimo venire dalla natura stessa.
Una collana di perle
Le proteine sono uno dei principali composti organici di cui è composto il nostro mondo. Come il DNA, fanno parte della famiglia dei polimeri; le proteine sono lunghe catene di molecole, o monomeri, note come amminoacidi. “Una proteina è come un filo di perle, dove ogni perla è un amminoacido. Ogni perla ha un colore diverso, e la sequenza cromatica determina la struttura del filo e di conseguenza le sue proprietà. In natura, le catene proteiche si scompongono negli amminoacidi costituenti e le cellule ricompongono tali amminoacidi per formare nuove proteine, cioè creano nuovi fili di perle con una sequenza di colori diversa”, dice Giaveri.
In laboratorio, Giaveri ha inizialmente tentato di replicare questo ciclo naturale, al di fuori degli organismi viventi. “Abbiamo selezionato le proteine e le abbiamo suddivise in amminoacidi. Abbiamo quindi inserito gli amminoacidi in un sistema biologico privo di cellule, che ha riunito gli amminoacidi in nuove proteine con strutture e applicazioni completamente diverse”, spiega. Ad esempio, Giaveri e Stellacci hanno trasformato con successo la seta in una proteina utilizzata nella tecnologia biomedica. “È importante notare che quando si scompongono e si assemblano le proteine in questo modo, la qualità delle proteine prodotte è esattamente la stessa di quella di una proteina appena sintetizzata. In effetti, stai costruendo qualcosa di nuovo”, afferma Stellacci.
Anche la plastica è un polimero
Quindi qual è la connessione tra l’assemblaggio delle proteine e il riciclaggio della plastica? Poiché entrambi i composti sono polimeri, i meccanismi naturalmente presenti nelle proteine potrebbero essere applicati anche alla plastica. Sebbene questa analogia possa sembrare promettente, Stellacci avverte che lo sviluppo di tali metodi non avverrà dall’oggi al domani. “Ci vorrà una mentalità radicalmente diversa. I polimeri sono fili di perle, ma i polimeri sintetici sono fatti principalmente di perle tutte dello stesso colore e quando il colore è diverso la sequenza del colore raramente conta. Inoltre, non abbiamo un modo efficiente per assemblare polimeri sintetici da perle di colore diverso in modo da controllarne la sequenza”. Fa anche notare, però, che questo nuovo approccio al riciclo della plastica sembra essere l’unico che aderisce veramente al postulato di un’economia circolare. “Nel futuro, la sostenibilità comporterà spingendo l’upcycling all’estremo, mettendo insieme molti oggetti diversi e riciclando la miscela per produrre ogni giorno un nuovo materiale diverso. La natura lo fa già”, conclude.
Advanced Materials: “Nature-inspired Circular-economy Recycling (NaCRe) for Proteins: Proof of Concept”. DOI: 10.1002/adma.202104581
Antonio Caperna
