Trasformare le mosche in plastica degradabile

Un processo produttivo allineato con l’economia circolare e sostenibile

[17 Agosto 2023]

Al Fall meeting of the American Chemical Society (ACS) che termina oggi è stato presentato un progetto per utilizzare gli insetti come fonte di sostanze chimiche per produrre plastica che dopo può biodegradarsi, con l’aiuto dello stesso tipo di insetto. All’ACS sottolineano che «Questo concetto è più vicino alla realtà di quanto ci si potrebbe aspettare» ed è stato descritto il 14 agosto da un team di ricercatori che ha anche spiegato quali sono i progressi che hanno fatto finora, compreso l’isolamento e la purificazione di sostanze chimiche derivate dagli insetti e la loro conversione in bioplastiche funzionali.

La principale ricercatrice del progetto, Karen Wooley, ha detto che «Per 20 anni, il mio team ha sviluppato metodi per trasformare i prodotti naturali – come il glucosio ottenuto dalla canna da zucchero o dagli alberi – in polimeri degradabili e digeribili che non persistono nell’ambiente. Ma quei prodotti naturali vengono raccolti da risorse che vengono utilizzate anche per cibo, carburante, costruzioni e trasporti». Per questo la Wooley ha iniziato a cercare fonti alternative e il suo collega Jeffery Tomberlin le ha suggerito di utilizzare i prodotti di scarto dell’allevamento di mosche soldato nere (Hermetia illucens), un’industria in espansione che ha contribuito a sviluppare. Infatti, le larve di queste mosche contengono molte proteine ​​e altri composti nutritivi, quindi gli insetti immaturi vengono allevati per l’alimentazione animale e per consumare rifiuti. Tuttavia, gli adulti hanno una vita breve, muoiono dopo essersi riprodotti e quindi vengono scartati. Su suggerimento di Tomberlin, le piccole carcasse dei maschi di mosche adulte sono diventate il nuovo materiale di partenza per il team della Wooley e Cassidy Tibbetts, che lavora al progetto nel laboratorio della Wooley alla Texas A&M University, evidenzia: «Stiamo prendendo qualcosa che è letteralmente spazzatura e ne ricaviamo qualcosa di utile».

Quando Tibbetts ha esaminato le mosche morte, si è accorto subito che la chitina è un componente importante: un polimero non tossico, biodegradabile, a base di zucchero, che rafforza l’esoscheletro di insetti e crostacei e che viene già estratto dai gusci di gamberi e granchi per varie applicazioni. Tibbetts ha applicato tecniche simili utilizzando risciacqui con etanolo, demineralizzazione acida, deproteinizzazione basica e decolorazione con candeggina per estrare la chitina e purificarla dalle carcasse degli insetti.Ora dice che «La mia polvere di chitina derivata dalla mosca è probabilmente più pura, poiché manca del colore giallastro e della consistenza grumosa del prodotto tradizionale. Inoltre, ottenere la chitina dalle mosche potrebbe evitare possibili preoccupazioni per alcune allergie ai frutti di mare». Altri ricercatori isolano la chitina o le proteine ​​dalle larve di mosca,

Mentre Tibbetts continua a perfezionare le sue tecniche di estrazione, Hongming Guo, anche lui al lavoro nel laboratorio di Wooley, ha convertito la chitina di mosca purificata in un polimero simile: il chitosano. Ci è riuscito rimuovendo i gruppi acetilici della chitina e spiega che «Questo espone gruppi amminici chimicamente reattivi che possono essere funzionalizzati e quindi reticolati. Questi passaggi trasformano il chitosano in bioplastiche utili come gli idrogel superassorbenti, che sono reti polimeriche 3D che assorbono l’acqua».

E’ così che Guo ha prodotto un idrogel in grado di assorbire 47 volte il suo peso in acqua in un solo minuto e che, potenzialmente, potrebbe essere utilizzato nei terreni coltivati per assorbire la pioggia e quindi rilasciare lentamente l’umidità durante i peiodi di siccità. La Wooley fa notare che «Qui in Texas, siamo costantemente in una situazione di inondazione o siccità, quindi ho cercato di pensare a come possiamo creare un idrogel superassorbente che possa risolvere questo problema. E, poiché l’idrogel è biodegradabile, dovrebbe rilasciare gradualmente i suoi componenti molecolari come nutrienti per le colture».

Il team di ricercatori sta avviando un progetto per scomporre la chitina nelle sue glucosamine monomeriche e spiega ancora che «Queste piccole molecole di zucchero verranno quindi utilizzate per produrre bioplastiche, come policarbonati o poliuretani, che sono tradizionalmente ricavate da prodotti petrolchimici». Le mosche soldato nere contengono anche molti altri composti utili che il gruppo prevede di utilizzare come materiali di partenza, tra cui proteine, DNA, acidi grassi, lipidi e vitamine. Quando vengono scartati, i prodotti realizzati con questi elementi chimici sono destinati a degradarsi o a essere digeriti, quindi non contribuiranno all’attuale problema dell’inquinamento da plastica.

Secondo la Wooley  il processo produttivo sarebbe allineato lo allineerebbe con l’economia circolare e sostenibile: «In definitiva, vorremmo che gli insetti mangiassero la plastica di scarto come fonte di cibo, quindi li raccoglieremmo di nuovo e raccoglieremmo i loro componenti per creare nuova plastica. Quindi gli insetti non sarebbero solo la fonte, ma consumerebbero anche la plastica scartata».