Accelerare la degradazione delle bioplastiche? Bastano un fungo e un po’ di sale

La scoperta degli scienziati di Taiwan: in condizioni di minore acidità, un ceppo fungino del suolo, il Purpureocillium lilacinum, riesce a produrre enzimi in grado di degradare più rapidamente le bioplastiche

di Matteo Cavallito

L’impiego delle bioplastiche biodegradabili compostabili rappresenta da sempre un elemento chiave nello sviluppo delle soluzioni di bioeconomia circolare in agricoltura. In questo quadro la loro velocità di degradazione nel suolo resta un aspetto di importanza cruciale. Per questa ragione, gli interventi pensati per ridurne i tempi di decomposizione possono dare una nuova spinta per una gestione ancora più efficiente di questi materiali.

Ne sono convinti, tra gli altri, i ricercatori dell’Università Nazionale di Taiwan (NTU) che, esaminando il caso di una bioplastica specifica – il poli(butilene adipato-co-tereftalato) o PBAT – hanno studiato in che modo i fattori ambientali possano potenziare la capacità dei funghi del suolo di degradare questo materiale.

I fattori ambientali aiutano i funghi a scomporre le bioplastiche

“Il PBAT è un poliestere biodegradabile ampiamente usato in agricoltura e nell’industria del confezionamento”, spiegano i ricercatori in uno studio pubblicato sul Journal of Hazardous Materials. “Tuttavia, la sua lenta decomposizione in condizioni normali solleva preoccupazioni sul fronte ambientale”. In condizioni normali, sottolinea infatti una nota diffusa dagli stessi autori, questa bioplastica particolarmente resistente può impiegare mesi o addirittura anni per decomporsi completamente.

La buona notizia, però, è che alcuni fattori possono potenziare la capacità dei funghi del suolo di degradare il materiale.

Gli autori hanno esaminato in particolare il ceppo BA1S del Purpureocillium lilacinum, un fungo del suolo già precedentemente isolato e noto per la sua capacità di produrre enzimi in grado di degradare polimeri complessi. Invece di modificare geneticamente il fungo o di utilizzare additivi chimici, spiega ancora la nota, i ricercatori hanno utilizzato un approccio decisamente più semplice: regolare il pH dell’ambiente e aggiungere un ulteriore elemento al suolo. Ottenendo risultati davvero promettenti.

Il 55% del materiale si degrada in due settimane

Gli autori, infatti, hanno scoperto che una minore acidità e la presenza di ioni di calcio accelerava notevolmente la degradazione del PBAT. “È stato riscontrato un effetto sinergico che, grazie all’applicazione combinata di sali di calcio e condizioni leggermente alcaline (pH 7,5), ha portato a un significativo miglioramento della degradazione del PBAT, con una perdita di pellicola pari al 54,72% del peso in 14 giorni”, spiega lo studio.

La ricerca ha quindi evidenziato come il trattamento fungino causasse una profonda erosione superficiale e cambiamenti chimici alla plastica.

Ulteriori analisi hanno permesso inoltre di comprendere ed esplorare cosa stesse accadendo all’interno delle cellule. “L’analisi trascrittomica e della rete di correlazione genica ha permesso di individuare una serie di geni a espressione differenziale coinvolti nella depolimerizzazione, nella produzione di biosurfattanti, nei sistemi di trasporto di membrana e nei processi metabolici”, spiega ancora lo studio. “In condizioni di co-stimolazione, i geni correlati al cosiddetto ciclo di Krebs sono stati sottoregolati, mentre quelli coinvolti nella proteolisi, nel trasporto di membrana, nell’endocitosi e nella sintesi di biosurfattanti sono stati sovraregolati”. Semplificando: il fungo ha saputo orientare il proprio metabolismo verso la scomposizione e l’assorbimento dei frammenti di plastica. E non è tutto.

Dagli ioni di calcio un ulteriore contributo

Ulteriori test biochimici, evidenziano gli autori, hanno rivelato che gli ioni di calcio non solo promuovevano la secrezione enzimatica, ma facevano aumentare anche la stabilità di un enzima degradante chiave, una cutinasi nota come PlCut. Nei test di laboratorio, il calcio ha migliorato la termostabilità di PlCut e ne ha ridotto l’inattivazione termica, consentendo all’enzima di agire più a lungo e in modo più efficiente. Le implicazioni complessive dello studio per il settore delle bioplastiche, insomma, appaiono decisamente ampie.

“Nell’insieme, queste scoperte chiariscono il meccanismo complesso attraverso il quale il BA1S degrada il PBAT ed evidenziano come i fattori ambientali possano influenzare la degradazione della plastica da parte dei funghi”, concludono infatti i ricercatori. Lo studio, in sintesi, “getta quindi nuova luce sulla degradazione microbica del PBAT e suggerisce strategie promettenti per applicazioni sostenibili”.