Il filamento di policaprolattone estruso a fusione (sinistra) con nanocluster di lipasi RHP incorporati è stato quasi completamente degradato in piccole molecole in 36 ore in acqua calda (circa 40 ℃). Fonte della foto: physicists network
Le plastiche biodegradabili sono sempre state considerate un aiuto per risolvere il problema dell'inquinamento da plastica, ma oggi la maggior parte dei sacchetti di plastica "compostabili" sono realizzati principalmente in acido polilattico (PLA), che non si decompone nel processo di compostaggio e inquinerebbe altre plastiche riciclabili. Tuttavia, secondo l'ultima ricerca pubblicata sulla rivista Nature il 21, gli scienziati americani hanno inventato un nuovo processo: utilizzando solo calore e acqua, queste plastiche compostabili possono essere decomposte più facilmente.
In precedenza, Xu Ting, professoressa di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università della California, Berkeley, e il suo team di ricerca hanno scoperto un enzima in grado di degradare sostanze chimiche organofosforiche tossiche. Hanno anche progettato una molecola chiamata eteropolimero casuale o RHP, che incapsula l'enzima e può legarlo delicatamente insieme senza limitarne la naturale tenacità per proteggere l'enzima dalla disintegrazione. L'RHP è costituito da quattro tipi di subunità monomeriche, ciascuna delle quali ha proprietà chimiche di interazione con gruppi chimici sulla superficie di un enzima specifico. Si degradano sotto la luce ultravioletta e sono presenti in concentrazioni inferiori a %1 in peso della plastica.
In questo studio, il team di ricerca ha utilizzato una tecnologia simile. Quando hanno prodotto la plastica, hanno avvolto miliardi di enzimi di poliestere nano commestibile in RHP, e poi li hanno incorporati in perle di resina plastica.
È stato scoperto che l'enzima rivestito con RHP non modifica le proprietà delle plastiche. Quando esposto al calore e all'acqua, l'enzima si stacca dal materiale rivestito in polimero e scompone il polimero plastico. La plastica può fondersi a circa 170 gradi Celsius ed estrudere fibre come la normale plastica in poliestere. Nel caso del PLA, l'enzima lo ridurrà in acido lattico, che può "nutrire" i microrganismi del suolo nel compost. Anche il materiale di rivestimento in polimero si degraderà.
Per il PLA, i ricercatori hanno utilizzato un enzima chiamato proteasi K, che mastica il PLA in molecole di acido lattico; per il PCL, è stata utilizzata la lipasi. Questi due enzimi sono economici e facili da ottenere.
Per avviare la degradazione della plastica, sono necessari solo acqua e una piccola quantità di calore. A temperatura ambiente, 80% delle fibre PLA modificate sono state completamente degradate in una settimana. Maggiore è la temperatura, più veloce è il tasso di degradazione. In condizioni di compostaggio industriale, il PLA modificato è stato degradato in 6 giorni a 50 ℃. Un altro tipo di plastica poliestere PCL è stato degradato in due giorni in condizioni di compostaggio industriale a 40 ℃.
Fino al 98% di plastiche prodotte da questo processo si degraderanno in piccole molecole. E questo processo evita la produzione di microplastiche.
I ricercatori hanno affermato che il poliestere modificato non si degraderebbe a temperature più basse o durante brevi periodi di umidità. Può essere degradato immergendolo in acqua calda, il che significa che la plastica può essere compostata a casa (reporter tirocinante (Zhang Jiaxin)
Fonte: Scienza e tecnologia quotidiana
