I batteri, la possibile chiave per sostituire le «sostanze chimiche eterne»
Con molta probabilità oggi, in qualche momento della giornata, utilizzerete un prodotto contenente materiali fluorurati. Un quarto di tutti i farmaci esistenti contiene fluoro in qualche forma, mentre è possibile trovare polimeri fluorarati in una svariata gamma di oggetti, dalle pentole rivestite ai tessuti idrorepellenti. Uno dei motivi alla base della loro utilità riguarda l’ottima stabilità delle molecole fluorurate: il legame che si forma tra gli atomi di carbonio e di fluoro, infatti, è incredibilmente forte. Tuttavia, è proprio questa forza a rendere le sostanze chimiche fluorurate così difficili da scomporre e riciclare. Quando questi composti fluorurati contengono più atomi di fluoro, essi vengono definiti sostanze chimiche eterne. «Queste molecole fluorurate vengono solitamente prodotte a partire da sostanze petrolchimiche derivate dal petrolio», spiega il coordinatore del progetto SinFonia Pablo Iván Nikel, ricercatore presso l’Università tecnica della Danimarca. «Si tratta di un’operazione molto impattante dal punto di vista ambientale; inoltre, i flussi di rifiuti sono particolarmente difficili da trattare.»
Produrre polimeri grazie a batteri bioingegnerizzati
Il progetto SinFonia si è proposto di verificare se i composti fluorurati possono essere prodotti in modo più sostenibile utilizzando risorse rinnovabili per produrre composti biodegradabili dotati di proprietà simili, evitando in tal modo le «sostanze chimiche eterne». Il team del progetto è approdato all’idea di bioingegnerizzare le «fabbriche» di cellule batteriche allo scopo di produrre polimeri, ovvero gli elementi costitutivi della plastica. Il primo passo in questo processo è stato quello di vagliare e identificare gli enzimi in grado di mettere in connessione gli atomi di carbonio con quelli di fluoro, in modo da creare organofluoruri. Secondo quanto scoperto, solo una ventina di enzimi sono capaci di farlo, un numero incredibilmente ridotto. La fase successiva è stata quella di utilizzare queste molecole fluorurate di base per creare gradualmente reti biochimiche più complesse all’interno delle cellule. Grazie a questo processo, il progetto ha potuto dimostrare la fattibilità dell’uso dei batteri allo scopo di produrre elementi costitutivi di polimeri.
Le stesse proprietà fisiche dei materiali convenzionali
Il progetto, tuttavia, ha compiuto un ulteriore passo in avanti. «Ci siamo resi conto che una notevole percentuale di tutte le molecole fluorurate prodotte dall’industria finisce nelle plastiche fluorurate», spiega Nikel. «Volevamo verificare la possibilità di produrre plastica utilizzando cellule viventi, generando concentrazioni inferiori di fluoro ma, al contempo, le stesse proprietà fisiche dei materiali fluorurati convenzionali.» Nikel osserva che, nei polimeri convenzionali, gli atomi di carbonio sono solitamente saturi di fluoro, mentre quelli prodotti dal nuovo processo batterico di SinFonia ne contengono una quantità molto più ridotta. «Siamo stati in grado di dimostrare che, sebbene i nostri polimeri prodotti in modo sostenibile contengano una concentrazione inferiore di fluoro, essi mantengono molti dei vantaggi offerti dai materiali fortemente fluorurati», osserva. «Questa scoperta si è rivelata come uno dei risultati più significativi raggiunti dal progetto.»
Consumatori aperti alle alternative sostenibili
I partner industriali del consorzio sono stati rapidi nell’individuare il potenziale valore di mercato di cui sono dotate queste molecole. Dopo il completamento del progetto è stata avviata una società spin-off, che intende studiare le possibili modalità di commercializzazione di questa innovazione. SinFonia ha inoltre testato l’acqua in termini di accettazione da parte dei consumatori. Le indagini condotte hanno dimostrato che i consumatori sono in gran parte aperti all’uso di polimeri prodotti da batteri, oltre a disporre di un elevato livello di consapevolezza per quanto concerne le «sostanze chimiche eterne». «Ci troviamo ancora nelle prime fasi di sviluppo», aggiunge Nikel, che conclude: «Dobbiamo consolidare i nostri risultati e, naturalmente, ampliare la nostra tecnologia. Una cosa è dimostrare come funziona in laboratorio, un’altra è produrre in modo economico grandi quantità di polimeri per sostituire le sostanze chimiche eterne. Siamo tuttavia convinti che i risultati del progetto porteranno a un uso e a una produzione sostenibili di materiali fluorurati.»
Parole chiave
SinFonia, polimeri, batterico, sostanze petrolchimiche, fluoro, carbonio, plastica
