PHA e PCL – Biodegradabilità di composti polimerici nell’ambiente marino

La quantità sempre crescente di plastica, che viene prodotta e rilasciata nell’ambiente con conseguenze terribili per fauna e flora, rende necessario un utilizzo ragionato della plastica e l’introduzione di nuovi tipi di plastiche che abbiano un impatto minore sull’ambiente. [vedi articoli -> link1 link2]

Produrre delle plastiche che siano simili a dei composti chimici presenti naturalmente nell’ambiente può essere una via percorribile per rendere il nostro necessario utilizzo delle plastiche più tollerabile dall’ecosistema. Ancora una volta studiare la natura potrebbe essere la chiave per risolvere questo importante problema.

Recentemente su Nature è stato pubblicato un articolo in cui viene riportata la biodegradabilità di due composti quali il Poli (3-idrossialcanoato) (PHA) e il poli (ε-caprolattone) (PCL), tali composti possono essere utilizzati come plastiche e vengono integrati naturalmente in alcuni cicli del carbonio negli ecosistemi marini.

Il PHA è un gruppo di sostanze poliesteriche di tipo alifatico che viene prodotto da molte specie di batteri come una riserva di energia quando, nell’ambiente in cui si trovano, è presente carbonio in quantità eccessive, di conseguenza tali organismi sono anche capaci di degradare il PHA e sfruttarlo per il proprio metabolismo. Esistono vari composti che appartengono al gruppo delle PHA e sono classificati in base al numero di atomi di carbonio da cui sono composti, il più comune fra questi è il poli (3-idrossibutirrato) o “P(3HB)”. Batteri che producono enzimi in grado di degradare il PHA, come la P(3BH) depolimerasi, sono molto diffusi negli oceani e sono stati isolati in vari ambienti marini, sia nelle acque più profonde che in quelle più superficiali, questo rende il PHA un materiale facilmente biodegradabile negli ambienti marini.

Il PCL è un poliestere non sintetizzato naturalmente dai micro-organismi e viene sintetizzato chimicamente, nonostante questo il PCL è noto per essere biodegradabile in una varietà di ambienti in quanto viene riconosciuto da alcuni micro-organismi come un analogo di un polimero naturale quale la cutina. In natura la cutina è un polimero utilizzato da alcuni tipi di piante come uno strato idrofobico esterno per proteggersi da vari stress ambientali. La cutina è presente anche nell’ambiente marino, sia a causa di un flusso di piante terrestri negli oceani, sia a causa di piante che la producono autonomamente. Il contenuto di cutina negli ambienti marini è stato misurato ed è stato notato un decremento della sua concentrazione nelle acque più profonde dove il 99,4% della cutina è assente, questo suggerisce che la cutina venga quasi interamente degradata negli ambienti marini. Due gruppi di enzimi sono stati collegati alla biodegradabilità di cutina e PCL, le cutinasi e alcuni tipi di lipasi. Le cutinasi sono enzimi che idrolizzano il legame carbossi-estere della cutina, le lipasi invece idrolizzano i trigliceroli, entrambi gli enzimi hanno come bersaglio comune il gruppo estere presente sia nella cutina che nel PCL.

Sfruttare i cicli del carbonio già presenti in natura può rappresentare un metodo efficace per aumentare ragionevolmente la mineralizzazione di plastiche biodegradabili. Notevoli sfide si prospettano in futuro per lo sviluppo di plastiche sostenibili e che possano comunque soddisfare i nostri bisogni. Una conoscenza più profonda dei nostri mari potrebbe consentirci di sviluppare plastiche in grado di integrarsi in modo pacifico in un ecosistema così importante per la vita e allo stesso tempo terribilmente delicato.

Link Nature: https://www.nature.com/articles/s41428-020-00396-5

Pubblicato da nerifuochi

Studente di Biotecnologie Molecolari. Negli ultimi anni ho sviluppato interesse nell'ambito dei composti biodegradabili e il mio obbiettivo è di partecipare attivamente alla lotta all'utilizzo della plastica e di composti nocivi per l'ambiente e per l'uomo.

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