Vermi che mangiano plastica in 24 ore: la sorprendente soluzione naturale degli scienziati contro il polietilene

I ricercatori hanno scoperto che la saliva del verme della cera e gli enzimi in essa contenuti sono fondamentali per la degradazione del polietilene. Questa scoperta viene presentata come una soluzione biologica alla crisi dell'inquinamento da plastica.

La degradazione della plastica attraverso sistemi biologici potrebbe rappresentare una soluzione futura alla minaccia globale dell'accumulo di rifiuti plastici. Fonte: Nature Communications

La plastica si è infiltrata in ogni aspetto della nostra vita moderna, dagli imballaggi alimentari agli indumenti che indossiamo. Sebbene la sua praticità e il basso costo la rendano onnipresente, l’enorme produzione e soprattutto la resistenza alla biodegradazione hanno innescato una crisi globale di inquinamento ambientale.

Milioni di tonnellate di polietilene (PE), il tipo di plastica più prodotto al mondo, rappresentano circa il 30% del totale e aumentano significativamente ogni anno. Inoltre, è un materiale persistente nell’ambiente, potendo durare secoli accumulandosi in discariche ed ecosistemi. Questo problema urgente richiede soluzioni innovative che vadano oltre il riciclo convenzionale.

Attualmente, il riciclo meccanico è l’unica via su larga scala per gestire i rifiuti plastici, ma presenta gravi limitazioni. Fattori come la scarsa varietà di plastiche compatibili con questo processo e la bassa qualità dei prodotti secondari ne limitano fortemente il potenziale.

Dall’altro lato c’è il riciclo chimico, che mira a scomporre la plastica in intermedi più semplici, ma gli alti costi energetici rendono difficile il processo e la sua efficacia. Per questo, è indispensabile esplorare alternative.

Basura y plásticos — Molti tipi di plastica possono impiegare centinaia di anni per degradarsi, il che significa che la plastica che gettiamo oggi continuerà a inquinare l’ambiente ancora per molto tempo.

Di fronte a questa sfida monumentale, la comunità scientifica non smette di cercare soluzioni creative. Negli ultimi anni, sono stati identificati alcuni batteri, funghi e altre specie capaci di degradare le plastiche.

I vermi della cera si uniscono alla lotta contro l’inquinamento

Una scoperta sorprendente avvenuta nel 2017 grazie a Federica Bertocchini, ricercatrice del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) e apicoltrice amatoriale, ha aperto una nuova e promettente linea di ricerca contro l’inquinamento da polietilene.

Bertocchini osservò che alcuni vermi, in seguito identificati come vermi della cera o della cera d’api (Galleria mellonella), avevano perforato una busta di plastica dove erano stati temporaneamente collocati. Con suo grande stupore, questi insetti si stavano nutrendo del polietilene.

Questa scoperta è stata fondamentale, offrendo una prospettiva biologica inusuale per affrontare la decomposizione di un materiale tanto resistente, che può impiegare decenni o secoli per degradarsi naturalmente.

Le successive ricerche hanno approfondito questo meccanismo biologico. Nel 2022, il team di Bertocchini ha svelato il segreto dietro la straordinaria capacità del verme: la sua saliva contiene enzimi specifici, appartenenti alla famiglia delle fenol ossidasi.

Esquema de recolección y aplicación de saliva — A) Schema di raccolta e applicazione della saliva. B) e Analisi RAMAN di pellicola di PE e pellicola trattata con GmSal: 3 applicazioni di 90 min, 30 μl ciascuna. I picchi tra 1500 e 2400 cm−1 indicano diverse vibrazioni di stiramento collettivo dovute alla presenza di altri composti organici, segno di deterioramento del PE (freccia rossa). L’ossidazione è indicata tra 1600 e 1800 cm−1 (gruppo carbonile) e 3000–3500 cm−1 (gruppo ossidrile) (frecce nere). C) Pellicola di PE di controllo. Le parentesi indicano i picchi caratteristici del PE (firma del PE), corrispondenti alle bande a 1061, 1128, 1294, 1440, 2846 e 2880 cm−1. D) Profili sovrapposti (B e C), pellicola di polietilene espanso trattata con saliva di Samia cynthia. Fonte: Nature Communications

Questi enzimi sono capaci di avviare l’ossidazione del polietilene in modo efficiente e, fatto ancor più notevole, a temperatura ambiente. Questa scoperta molecolare è cruciale, poiché l’ossidazione è il primo e più difficile passo della biodegradazione del PE, solitamente attivata da fattori abiotici come luce o calore.

Meccanismi di decomposizione

Il professor Bryan Cassone, del Dipartimento di Biologia dell’Università di Brandon, ha guidato uno studio per svelare a fondo questi meccanismi biologici. Le sue ricerche confermano che il verme della cera ha una notevole capacità di degradare metabolicamente le plastiche a una velocità impressionante, nell’arco di pochi giorni.

Secondo Cassone, “circa 2.000 vermi della cera possono decomporre un’intera busta di polietilene in sole 24 ore”. “Questo ritmo di degradazione suggerisce un potenziale reale per applicazioni pratiche”.

Lo studio ha anche chiarito come i vermi processano la plastica: la trasformano in lipidi, che poi accumulano sotto forma di grasso corporeo, in modo simile a quanto avviene negli esseri umani. Tuttavia, una dieta esclusivamente a base di plastica porta a una morte rapida per i vermi, che non sopravvivono più di pochi giorni e perdono molta massa corporea. Ciò rende necessaria una supplementazione alimentare per mantenerli in salute.

Nonostante questo limite, il team di Cassone resta ottimista, ritenendo possibile formulare un super alimento che non solo mantenga i vermi in buona salute, ma ne migliori persino le condizioni.

Due vie principali per affrontare la crisi della plastica

La coltivazione massiva di vermi con una dieta integrata da polietilene all’interno di un’economia circolare, oppure la reingegnerizzazione del processo di biodegradazione al di fuori dell’animale, sfruttando gli enzimi scoperti.

L’analisi approfondita della saliva dei vermi della cera ha rivelato due enzimi chiave, denominati PEasi: Demetra e Cerere. Queste sono le prime enzimi conosciute capaci di ossidare e depolimerizzare pellicole di polietilene a temperatura ambiente e in tempi brevissimi, producendo chetoni e altri sottoprodotti a basso peso molecolare.

Questa scoperta è rivoluzionaria, poiché supera il collo di bottiglia dell’ossidazione abiotica che ha finora ostacolato la biodegradazione del PE.

L’esistenza di queste enzimi di origine animale, attive senza bisogno di pretrattamenti e in condizioni ambientali, rappresenta un paradigma alternativo e promettente per la degradazione biologica del PE.

Ciò non solo apre una nuova strada per il riciclo o il suprariciclo dei materiali plastici, ma suggerisce anche che la saliva degli insetti possa essere un vasto serbatoio di enzimi degradanti. Questa ricerca rappresenta un passo significativo verso una possibile economia circolare della plastica.

Fonte della notizia

Sanluis-Verdes, A., Colomer-Vidal, P., Rodriguez-Ventura, F. et al. La saliva dei vermi della cera e gli enzimi in essa contenuti sono la chiave per la degradazione del polietilene da parte di Galleria mellonella. Nat Commun 13, 5568 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-33127-w