Rifiuti di plastica sulla spiaggia
In uno studio pubblicato di recente sulla rivista Nature è stata descritta una versione potenziata di un enzima mangia-plastica naturale chiamato PETase, che potrebbe aiutarci a smaltire l'enorme quantità di rifiuti riversata ogni anno nell'ambiente. Gli scienziati della University of Texas, Austin si sono serviti di un'intelligenza artificiale per identificare un modello biologico che potesse funzionare a basse temperature, una condizione fondamentale affinché la soluzione abbia un futuro su scala industriale.
Che cos'è la PETase
Come detto, si tratta di un enzima, ossia una proteina che ha lo scopo di mediare una determinata reazione biochimica. Scoperto nel 2016, permette ai batteri Ideonella sakaiensis di decomporre e digerire il polietilentereftalato (PET), il materiale termoplastico comunemente usato per produrre bottiglie e contenitori alimentari. Di norma il PET impiega centinaia di anni per degradarsi, ma la PETase è in grado di abbreviare notevolmente i tempi dell'operazione, "smontando" il polimero nel giro pochi giorni.
Proteina mutante grazie all'IA
Da quando è stata isolata, la PETase è stata al centro di numerosi esperimenti, funzionali al miglioramento delle sue prestazioni. "Le possibilità che offre questo processo di riciclaggio all'avanguardia sono infinite", ha spiegato Hal Alper, professore di ingegneria chimica presso la UT Austin; "attraverso un approccio enzimatico sostenibile, possiamo iniziare a immaginare una vera economia circolare della plastica". Per ottimizzare l'enzima, Alper e colleghi hanno utilizzato un sistema di apprendimento automatico, che ha messo a confronto una serie di forme mutate della proteina originali. Il software ha messo alla prova le varianti in un ambiente virtuale, in modo da prevedere quale fosse la migliore per abbattere i rifiuti a basse temperature, cioè con il minimo costo energetico.
Enzimi mangia-plastica per il riciclo
L'enzima più efficace è stato battezzato FAST-PETase (acronimo di functional, active, stable, and tolerant PETase). L'equipe lo ha testato in laboratorio su oltre 50 diversi tipi di plastica, scoprendo che può funzionare con una temperatura inferiore ai 50 gradi, dando risultati soddisfacenti anche su materiali non trattati. Alcuni rifiuti sono stati demoliti in appena 24 ore. Una delle applicazioni industriali, prevede di sfruttare la sostanza biologica per riciclare il PET, che potrebbe essere scomposto nei suoi "mattoncini base" e poi riassemblato per ottenere plastiche di alta qualità.