Se la plastica deriva dal petrolio e dal gas, che provengono originariamente dalle piante, perché non è biodegradabile?

Per capire meglio perché la plastica non si biodegrada, cominciamo da come è fatta la plastica e da come funziona la biodegradazione.

Il petrolio, noto anche come “petrol”, è un combustibile fossile. Ciò significa che è composto dai resti di organismi viventi molto antichi, come alghe, batteri e piante. Questi organismi sono stati sepolti in profondità nel sottosuolo per milioni di anni. Lì, il calore e la pressione li hanno trasformati in combustibili fossili.

Il petrolio contiene una quantità elevata di una sostanza chimica chiamata propilene. Per produrre la plastica, i raffinatori riscaldano il propilene insieme a un catalizzatore, una sostanza che accelera le reazioni chimiche. Questo fa sì che le singole molecole di propilene si aggancino tra loro come perline su un filo.

La catena si chiama polimero, una grande molecola composta da molte piccole molecole legate insieme. Il suo nome, polipropilene, significa letteralmente “molti propileni”. I legami tra queste molecole sono molto forti.

Questa immagine mostra la struttura chimica di una molecola di polipropilene (in alto a sinistra), un modello della molecola (in alto a destra) e una catena di molecole di polipropilene legate insieme per formare un polimero. Bacsica.iStock/Getty Images Plus

Quando qualcosa di biodegradabile, come una scatola di cartone, si rompe, i microrganismi presenti in natura scompongono e digeriscono i polimeri in essa contenuti. Lo fanno utilizzando enzimi, proteine che aiutano ad accelerare la scomposizione di composti come la lignina, un polimero naturale presente nei tessuti vegetali.

In presenza di ossigeno, il che di solito significa che i microbi e la sostanza che stanno decomponendo sono esposti all’aria, i polimeri si biodegradano completamente. Alla fine, tutto ciò che rimane è anidride carbonica, acqua e altro materiale biologico.

L’ossigeno è essenziale perché aiuta i microrganismi che degradano il materiale a vivere più a lungo. La biodegradazione è solitamente più rapida in ambienti caldi e umidi, dove sono presenti un numero sufficiente di microrganismi, ad esempio le foglie umide sul terreno in una calda foresta tropicale.

Ma polimeri come il polipropilene non sono abbondanti in natura. Gli enzimi dei microrganismi che decompongono i materiali biodegradabili non riconoscono i legami che tengono insieme i polimeri.

Alla fine, i polimeri dei rifiuti di plastica possono rompersi, forse dopo centinaia di migliaia di anni. Ma quando ci vuole così tanto tempo, il danno per l’ambiente è già stato fatto. I rifiuti di plastica possono rilasciare sostanze chimiche nocive nel suolo e nell’acqua, o rompersi in piccoli pezzi che animali, pesci e uccelli mangiano.

All’aperto, i rifiuti di plastica si rompono in pezzi sempre più piccoli, ma non si biodegradano completamente prima di migliaia di anni. Alfonso Di Vincenzo/KONTROLAB/LightRocket via Getty Images

Nel mio laboratorio stiamo sviluppando quelle che speriamo saranno le plastiche del futuro: materiali che funzionano come la plastica normale, ma che non rovinano l’ambiente perché possono degradarsi quando l’uomo ha finito di usarli.

Lavoriamo con le bioplastiche, materiali prodotti da minuscoli batteri viventi. I batteri producono queste sostanze per usi quali l’immagazzinamento di energia o la protezione dall’ambiente circostante. Possono farlo in continuazione, quindi abbiamo molta bioplastica con cui lavorare.

Misceliamo questi polimeri con la gomma naturale, una risorsa abbondante che proviene dalle piante di gomma, e con l’olio estratto dai fondi di scarto della preparazione del caffè. La gomma rende flessibile la nostra bioplastica e modifichiamo chimicamente l’olio dei fondi di caffè per aiutare il materiale a scorrere nelle macchine industriali che usiamo per modellarlo.

La produzione di bioplastiche non è economica, perché al momento non c’è una quantità sufficiente di ingredienti diversi per la produzione di questi materiali e costa molto denaro per allestire le attrezzature per produrli. Ma quando un numero sufficiente di persone le vorrà, il prezzo scenderà. Spero che un giorno questi nuovi materiali biodegradabili sostituiscano le plastiche prodotte con i combustibili fossili.