Il team di scienziati del Texas A&M AgriLife Research ha sviluppato un sistema che utilizza l’anidride carbonica, CO₂, per produrre plastica biodegradabile, o bioplastica, che potrebbe sostituire la plastica non degradabile utilizzata oggi. La ricerca affronta due sfide: l’accumulo di plastica non degradabile e la bonifica delle emissioni di gas serra.
La ricerca pubblicata nella rivista Chem è stata condotta da Susie Dai (professoressa associata presso il Dipartimento di patologia vegetale e microbiologia del Texas A&M), in collaborazione con Joshua Yuan (precedentemente con il Dipartimento di A&M del Texas Patologia vegetale e microbiologia come cattedra di biologia sintetica e prodotti rinnovabili, ora professore e cattedra Lopata presso il Dipartimento di ingegneria energetica, ambientale e chimica della Washington University di St. Louis).
Creazione di bioplastiche
Susie Dai ha affermato che la plastica a base di petrolio di oggi non si degrada facilmente e crea un enorme problema negli ecosistemi e, in definitiva, negli oceani.
I ricercatori del Texas A&M College of Agriculture and Life Sciences e i loro team per affrontare questi problemi hanno lavorato per quasi due anni per sviluppare un sistema integrato che utilizza la CO₂ come materia prima per consentire ai batteri di crescere in una soluzione nutritiva e produrre bioplastiche. Hanno contribuito al lavoro del ricercatore Peng Zhang, e Kainan Chen, studente di dottorato, entrambi del Dipartimento di patologia vegetale e microbiologia del Texas A&M. Il Texas A&M University System ha depositato una domanda di brevetto per il sistema integrato.
Susie Dai ha detto:
«Il biossido di carbonio è stato utilizzato insieme ai batteri per produrre molte sostanze chimiche, comprese le bioplastiche, ma questo design produce un flusso fluido e altamente efficiente attraverso il nostro gasdotto dal biossido di carbonio alle bioplastiche. È in teoria una specie di treno con unità collegate tra loro: la prima unità utilizza l’elettricità per convertire l’anidride carbonica in etanolo e altre molecole a due atomi di carbonio, un processo chiamato elettrocatalisi; nella seconda unità, i batteri consumano l’etanolo e le molecole di carbonio per diventare una macchina per produrre bioplastiche, che sono diverse dai polimeri plastici a base di petrolio che sono più difficili da degradare».
Catturare e riutilizzare i rifiuti di CO₂
L’uso della CO₂ nel processo potrebbe anche aiutare a ridurre le emissioni di gas serra, molti processi produttivi emettono CO₂ come prodotto di scarto.
Susie Dai ha affermato:
«Se riusciamo a catturare l’anidride carbonica di scarto, riduciamo le emissioni di gas serra e possiamo utilizzarla come materia prima per produrre qualcosa. La nuova piattaforma ha un grande potenziale per affrontare le sfide della sostenibilità e trasformare il design futuro della riduzione dell’anidride carbonica. Il principale punto di forza della nuova piattaforma è una velocità di reazione molto più rapida rispetto alla fotosintesi e una maggiore efficienza energetica. Stiamo espandendo la capacità di questa piattaforma ad ampie aree di prodotti come carburanti, prodotti chimici di base e materiali diversi. Lo studio ha dimostrato che il progetto per la “produzione biologica decarbonizzata” potrebbe trasformare il nostro settore manifatturiero».
Impatti futuri in espansione
Susie Dai ha affermato che attualmente le bioplastiche sono più costose delle plastiche a base di petrolio, ma se la tecnologia avrà abbastanza successo da produrre bioplastiche su scala economica, le industrie potrebbero sostituire i tradizionali prodotti in plastica con quelli che hanno un minor impatto ambientale negativo. Inoltre, sarebbe un vantaggio anche la mitigazione delle emissioni di CO₂ dei settori energetici come gli impianti elettrici e del gas.
Susie Dai in conclusione ha detto:
«Questa innovazione apre le porte a nuovi prodotti se il batterio viene ingegnerizzato per consumare molecole derivate dall’anidride carbonica e produrre prodotti mirati. Uno dei vantaggi di questo progetto è che la condizione in cui crescono i batteri è mite e adattabile a condizioni su scala industriale».