La ricerca per eliminare le piccole particelle di plastica dalle acque di fiumi, mari e oceani prosegue con successo. Ma nella maggior parte dei casi si tratta di soluzioni ancora in fase di sperimentazione. Ne sono un esempio la scoperta di un idrogel capace di catturare e distruggere oltre il 93% delle microplastiche di PET e quella in grado di trasformare il PET in paracetamolo
di Carolina Parma
La ricerca per eliminare le microplastiche nelle acque di mari, fiumi e laghi prosegue e con buoni risultati. Tanto che al fianco di tecnologie come droni acquatici, cestini galleggianti, navi mangiaplastica, barriere nei fiumi, si fanno sempre più strada sistemi di carattere naturale. L’ultimo in ordine di tempo è un idrogel non tossico, capace di catturare e distruggere oltre il 93% delle microplastiche a base di PET, una delle plastiche più comuni e persistenti negli ecosistemi acquatici.
L’idea è venuta a Sheyna Patel, 14 anni, studentessa delle scuole medie a Longwood, in Florida, grande appassionata di materie STEM – Scienza, Tecnologia, Ingegneria, Matematica – e di tutela ambientale.
La composizione
L’idrogel è stato inventato da Sheyna Patel con il supporto della scienziata Deborah Isabelle, che in qualità di sua tutor ha seguito passo a passo i test di laboratorio, aiutandola a trasformare l’idea in un prototipo. È composto da tre materiali sicuri ed ecologici, tra cui il chitosano: un polisaccaride naturale derivato dalla chitina, il secondo polimero più abbondante in natura dopo la cellulosa, presente negli esoscheletri di crostacei e insetti.
Il prototipo sviluppato, ora disponibile per essere testato in contesti reali, agisce come una spugna smart, in grado di intrappolare microplastiche invisibili a occhio nudo senza alterare la qualità dell’acqua. Il meccanismo sfrutta fenomeni di attrazione elettrostatica e legami idrogeno per catturare le particelle plastiche.
Una volta intrappolate, l’idrogel non si limita a rimuoverle, ma avvia anche un processo di degradazione dei polimeri.
Con questa invenzione la teenager statunitense è stata tra i dieci finalisti del 3M Young Scientist Challenge 2025, la più importante competizione scientifica americana per i ragazzi dagli 11 ai 14 anni. Arrivata alla diciottesima edizione, seleziona studenti valutandone creatività, conoscenze scientifiche e capacità comunicativa.
Paracetamolo dal PET
Un’altra scoperta interessante, sempre rivolta a combattere la dispersione di microplastiche nelle acque di fiumi, laghi, mari e oceani, è quella fatta da un team di scienziati del Wallace Lab dell’Università di Edimburgo, i quali hanno scoperto che il batterio Escherichia coli, se riprogrammato geneticamente, può trasformare una molecola derivata dal PET, nota come acido tereftalico (TPA, che, in realtà, è anche il principale monomero di base per la sintesi del PET), nel principio attivo del paracetamolo: composto organico di sintesi, usato in medicina per le sue proprietà analgesiche e antipiretiche.
I ricercatori hanno utilizzato una particolare reazione chimica chiamata riarrangiamento di Lossen, che è tipica dei laboratori di chimica organica, utile per ottenere ammine primarie dagli acidi carbossilici, ma che era nota per avvenire solo in provetta. Finora, infatti, non era mai stata osservata “funzionare” dentro una cellula vivente. Gli scienziati hanno invece scoperto che, in presenza del fosfato (una sostanza naturalmente presente nei batteri), questa reazione può avvenire dentro l’Escherichia coli (E. coli), trasformando un composto sintetico in acido para-aminobenzoico (PABA), un metabolita essenziale per la crescita batterica.
Una volta ottenuto il PABA, i ricercatori sono andati oltre: hanno modificato geneticamente l’E. coli per trasformare questo metabolita in paracetamolo. Hanno inserito due geni, uno dal fungo Agaricus bisporus e uno dal batterio Pseudomonas aeruginosa, che permettono al microrganismo di trasformare il PABA in 4-aminofenolo e poi in paracetamolo.
Questo ha permesso di ottenere una “mini-fabbrica organica” del principio attivo del più diffuso antidolorifico al mondo, partendo dalla plastica. Ottimizzando i livelli degli enzimi prodotti a partire dai due geni inseriti, il gruppo ha ottenuto una conversione del 92% del composto plastico in paracetamolo.
Metabolismo a base di plastica
Ma la vera genialità sta nell’origine della molecola iniziale: i ricercatori sono partiti dal tereftalato, estere derivato dall’acido tereftalico e componente base del PET (usato per le bottiglie di plastica). Attraverso una trasformazione chimica, hanno ottenuto un composto capace di innescare il riarrangiamento di Lossen dentro le cellule.
Il risultato è un microrganismo che cresce, in poche parole, nutrendosi di plastica. Questo approccio apre le porte al concetto di bioupcycling: non solo smaltire i rifiuti plastici, ma usarli come risorsa per produrre molecole ad alto valore aggiunto, in questo caso sfruttando un piccolo organismo che vive anche nel nostro intestino.
Zero emissioni di carbonio
La nuova tecnica è stata realizzata a temperatura ambiente e non ha generato praticamente alcuna emissione di carbonio, dimostrando che il paracetamolo può essere prodotto in modo sostenibile. Secondo il team, sono necessari ulteriori sviluppi prima di poterlo produrre a livelli commerciali. Circa il 90% del prodotto ottenuto facendo reagire l’acido tereftalico con l’E. coli geneticamente riprogrammato era paracetamolo.
Numerosi sono i vantaggi che derivano da questa scoperta, a cominciare dalla valorizzazione di un rifiuto, qual è il PET, che da fonte d’inquinamento diventerebbe una risorsa da impiegare in un processo di trasformazione a bassa produzione di emissioni.
Per ora l’innovazione è tale solamente in laboratorio, ma il potenziale c’è tutto. Tra i vantaggi vi sono la sostenibilità della produzione farmaceutica, che nel caso del paracetamolo diventerebbe anche meno costosa, e il partenariato fra biologia e chimica per ottenere farmaci senza l’uso di combustibili fossili. Un interessante esempio di economia circolare.
La ricerca, pubblicata su Nature Chemistry, è stata finanziata da una delle borse di studio per dottorati di ricerca previste dal programma di finanziamento Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), Industrial Cooperative Awards in Science & Technology (CASE), e dall’azienda biofarmaceutica AstraZeneca, sostenuta da Edinburgh Innovations (EI), il servizio di commercializzazione dell’università.
E ora i ricercatori guardano al futuro convinti che i prossimi passi potranno studiare altri tipi di batteri e altri rifiuti di plastica.
(Articolo tratto dalla rivista Plastix di marzo 2026)
