Un gruppo di ricercatori della Nanyang Technological University di Singapore (NTU Singapore) ha sviluppato un metodo innovativo per affrontare il problema globale dell’inquinamento da plastica. Attraverso la creazione di un “intestino artificiale” di vermi, in grado di decomporre la plastica, questa scoperta rappresenta una soluzione promettente ispirata alla natura.
I ricercatori della Scuola di Ingegneria Civile e Ambientale (CEE) e del Singapore Centre for Environmental Life Sciences Engineering (SCELSE) della NTU hanno dimostrato un nuovo metodo per accelerare la biodegradazione della plastica, nutrendo i vermi con plastica e coltivando i microbi trovati nei loro intestini.
Il potenziale dei superworms
Studi precedenti hanno dimostrato che i vermi Zophobas atratus, larve del coleottero scuro comunemente vendute come cibo per animali domestici e note come “superworms” per il loro valore nutrizionale, possono sopravvivere con una dieta di plastica grazie alla presenza nel loro intestino di batteri capaci di degradare tipi comuni di plastica. Tuttavia, il loro utilizzo nel processo di smaltimento della plastica è stato impraticabile a causa della lentezza del processo di alimentazione e della manutenzione dei vermi.
La soluzione dei ricercatori NTU
I ricercatori della NTU hanno ora dimostrato un modo per superare queste sfide isolando i batteri dell’intestino del verme e utilizzandoli per svolgere il lavoro senza la necessità di allevare vermi su larga scala.
L’Associate Professor Cao Bin della Scuola di CEE e Principal Investigator presso SCELSE ha dichiarato: “Un singolo verme può consumare solo un paio di milligrammi di plastica nel corso della sua vita, quindi immaginate il numero di vermi che sarebbero necessari se dovessimo fare affidamento su di loro per processare i nostri rifiuti di plastica. Il nostro metodo elimina questa necessità rimuovendo il verme dall’equazione. Ci concentriamo sull’aumentare i microbi utili nell’intestino del verme e costruire un ‘intestino artificiale’ di vermi che possa degradare efficientemente la plastica.”
Sviluppo dell’intestino artificiale di vermi
Per sviluppare il loro metodo, i ricercatori della NTU hanno alimentato tre gruppi di superworms con diete di plastica diverse – polietilene ad alta densità (HDPE), polipropilene (PP) e polistirene (PS) – per 30 giorni. Il gruppo di controllo è stato alimentato con una dieta di farina d’avena.
La selezione delle plastiche
I ricercatori della NTU hanno selezionato queste plastiche in quanto sono tra le più comuni al mondo, utilizzate in oggetti di uso quotidiano come scatole per alimenti e bottiglie di detersivo. L’HDPE è un tipo di plastica noto per la sua alta resistenza agli urti, il che la rende difficile da degradare.
Aumento dei batteri degradanti la plastica
Dopo aver alimentato i vermi con plastica, i ricercatori hanno estratto i microbiomi dal loro intestino e li hanno incubati in fiaschi contenenti nutrienti sintetici e diversi tipi di plastiche, formando un “intestino artificiale” di vermi. Per sei settimane, i microbiomi sono stati lasciati crescere nei fiaschi a temperatura ambiente.
I ricercatori hanno scoperto che, rispetto al gruppo di controllo, i fiaschi contenenti i microbiomi intestinali dei vermi alimentati con plastica hanno mostrato un significativo aumento dei batteri degradanti la plastica.
Inoltre, le comunità microbiche che colonizzavano le plastiche nei fiaschi erano più semplici e più specifiche per il tipo di plastica rispetto ai microbi trovati sulle plastiche che erano state alimentate direttamente ai vermi. Quando le comunità microbiche sono più semplici e mirate a un tipo specifico di plastica, ciò si traduce in un potenziale per una degradazione della plastica più efficiente quando utilizzata in applicazioni reali.
Il primo autore dello studio, il Dr. Liu Yinan, Research Fellow presso la Scuola di CEE e SCELSE, ha affermato: “Il nostro studio rappresenta il primo tentativo riuscito di sviluppare comunità microbiche associate alla plastica dai microbiomi intestinali di vermi alimentati con plastica. Esponendo i microbiomi intestinali a condizioni specifiche, siamo stati in grado di aumentare l’abbondanza di batteri degradanti la plastica presenti nel nostro ‘intestino artificiale’ di vermi, suggerendo che il nostro metodo è stabile e replicabile su larga scala.”
I ricercatori affermano che il loro proof-of-concept getta le basi per lo sviluppo di approcci biotecnologici che utilizzano i microbiomi intestinali dei vermi per processare i rifiuti di plastica.
Per i prossimi passi, i ricercatori vogliono comprendere come i batteri nell’intestino del superworm degradano la plastica a livello molecolare. Comprendere il meccanismo aiuterà gli scienziati a ingegnerizzare comunità microbiche degradanti la plastica per degradare efficientemente la plastica in futuro.
