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Plastic in the Ocean: Microbial Transformation of an ‘Unconventional’ Carbon Substrate

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I microbi oceanici nella lotta contro i rifiuti plastici

L’inquinamento marino da plastica costituisce tuttora un problema ambientale critico. Per combatterlo, un team di ricercatori ha indagato su come i microbi oceanici possano decomporre questo materiale.

Cambiamento climatico e Ambiente icon Cambiamento climatico e Ambiente

Le versatili proprietà delle materie plastiche le rendono interessanti per numerose applicazioni, dall’abbigliamento agli imballaggi. Tuttavia, la cattiva gestione dei rifiuti di plastica ne ha determinato un grande accumulo negli oceani, rappresentando una minaccia significativa per l’ambiente naturale. Inoltre, secondo quanto risaputo, è possibile che le microplastiche e le nanoplastiche originate dalla degradazione di questo materiale entrino nella filiera alimentare, ripercuotendosi in modo negativo sugli organismi. Si ritiene che la plastica possa persistere nell’ambiente per centinaia di anni. Tuttavia, una crescente mole di prove mette in evidenza il ruolo attivo svolto dai microbi nel processo che ne determina la decomposizione, con il potenziale di ridurre l’emivita dei prodotti plastici.

Microrganismi oceanici in grado di decomporre la plastica

L’obiettivo principale del progetto VORTEX, finanziato dall’UE, è identificare microrganismi specifici che siano in grado di decomporre la plastica e determinare il tasso associato a questo processo. A tal fine, Helge Niemann e alcuni suoi colleghi hanno sviluppato una tecnica di tracciamento degli isotopi stabili utilizzando polimeri marcati con 13C. «Abbiamo collocato questi polimeri in ambienti oceanici per poi monitorare la colonizzazione microbica», spiega il ricercatore. Questo metodo ha confermato in modo inequivocabile l’esistenza di microrganismi in grado di decomporre la plastica, o «degradatori», negli ambienti oceanici. Lo studio ha messo in luce in particolare alcuni microrganismi, come il fungo marino Rhodotorula mucilaginosa che riesce a decomporre efficacemente il polietilene, fornendo una dimostrazione tangibile della decomposizione microbica della plastica. Inoltre, l’indagine ha rivelato l’esistenza di comunità microbiche distinte associate a diversi tipi di plastica, indicando un modello di colonizzazione selettiva e preferenze di decomposizione tra i vari substrati plastici. «Il pretrattamento a livello fisico-chimico della plastica, in particolare mediante luce ultravioletta, sembra accelerare il processo di decomposizione, rendendo le molecole polimeriche più sensibili alla degradazione enzimatica», spiega Annika Vaksmaa, ricercatrice post-dottorato facente parte del team di VORTEX.

L’impatto ecologico associato alla decomposizione della plastica

Gli esperimenti sul campo hanno portato alla luce prove inconfutabili del fatto che i microbi presenti nei biofilm che si formano sulle materie plastiche lasciate in natura comprendono degradatori di questo materiale, un’osservazione che mette in evidenza il più ampio impatto ecologico esercitato dalla degradazione microbica della plastica. Una collaborazione con alcuni esperti in fisica dell’atmosfera ha consentito di rilevare quantità sostanziali di nanoplastiche negli ambienti marini, attività svolta mediante l’utilizzo di tecniche di spettrometria di massa originariamente concepite per la misurazione degli aerosol. Questa scoperta solleva interrogativi critici sulle fonti, il destino e le interazioni delle nanoplastiche con la vita microbica presente nell’oceano. Il tasso di degradazione delle microplastiche negli oceani è stato stimato a pochi punti percentuali all’anno, il che suggerisce una resilienza naturale dell’oceano all’inquinamento da plastica per periodi prolungati. Tuttavia, l’accumulo di detriti di plastica continua a essere superiore a questi tassi di decomposizione naturale, aggravando in generale il problema dell’inquinamento dovuto a questo tipo di rifiuti. «Se la contaminazione da plastica dovesse cessare oggi stesso, probabilmente ci vorrebbero diverse generazioni perché la plastica esistente negli oceani si decomponga», sottolinea Niemann.

Indizi futuri sulle nanoplastiche

Guardando avanti, VORTEX si propone di mappare i potenziali degradatori di plastica in diversi habitat oceanici e di approfondire i percorsi biochimici e gli enzimi coinvolti nella decomposizione della plastica. Si prevede che le indagini in corso sulle nanoplastiche, sulla loro origine e sulle interazioni con la vita microbica offriranno indizi di cruciale importanza sul destino di queste minuscole particelle di plastica e sul loro impatto sugli ecosistemi marini. «I risultati sinora ottenuti esercitano implicazioni che vanno al di là dell’ambito scientifico, spingendo i politici a prendere in considerazione strategie informate per la mitigazione dell’inquinamento da plastica», conclude Niemann. Interventi mirati da condurre nelle diverse fasi del ciclo di vita della plastica, che si basino su una comprensione più approfondita dei percorsi di decomposizione e delle interazioni microbiche, sono essenziali per salvaguardare gli ecosistemi oceanici dalla minaccia posta dall’inquinamento dovuto a questo materiale.

Parole chiave

VORTEX, oceano, decomposizione della plastica, inquinamento, nanoplastica, microrganismi, microplastica, Rhodotorula mucilaginosa

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