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13.09.2021

Gomma naturale e sintetica: produzione e alternative

 

 

Le potenziali aree di applicazione delle gomme includono il settore minerario, energetico, medico, agricolo e dei trasporti. Un materiale straordinario che però nel tempo ha mostrato anche alcuni difetti, in quanto proprio la sua resistenza, suo grandissimo pregio, è diventata paradossalmente un problema, soprattutto ambientale. Oltre allo smaltimento, anche l’origine poco sostenibile dei diversi tipi di gomma è un problema rilevante, che abbiamo cercato nel tempo di risolvere anche grazie alle biotecnologie.

La gomma naturale, ovvero il lattice, è la linfa dell’albero della gomma (Hevea brasiliensis), raccolta mediante tagli sulla corteccia. La componente maggioritaria del lattice naturale è il poliisoprene, polimero costituito da unità di isoprene, primariamente in forma cis, che chiamiamo caucciù. Al contrario, la forma trans è presente in alcune piante, come nella guttaperca, nonostante la gomma nella forma cis sia la migliore per le applicazioni industriali. A causa della sua recalcitranza questa molecola si accumula nell’ambiente: per fortuna il mondo microbico ci viene in aiuto con alcune soluzioni. Vari microrganismi sono stati isolati da campioni di suolo contaminati e già nel 1979 alcuni ricercatori isolarono un batterio del genere Nocardia capace di degradare il poliisoprene. I tempi risultano comunque lunghi, per esempio 10-12 settimane per la degradazione da parte dei batteri Streptomyces coelicolor e Thermomonospora curvata. Per quanto riguarda la sintesi, nonostante sia derivante da biomasse rinnovabili, la coltivazione di questa pianta è particolarmente impattante, in quanto ha causato disboscamento nelle nazioni asiatiche dove viene coltivata. Per questo motivo piante alternative stanno emergendo, come il guayule, un arbusto diffuso nei deserti degli Stati Uniti e del Messico, la cui linfa ha caratteristiche simili a quelle dell’albero della gomma, ma coltivabile in terreni marginali come i deserti appunto.

La gomma sintetica tipica degli pneumatici è invece spesso costituita dall’eteropolimero stirene-butadiene (SBR), di origine petrolchimica, e quindi già di per sé problematica. Il butadiene (BDE) può essere ottenuto a partire da biomasse rinnovabili mediante la produzione biotecnologica di molecole facilmente trasformabili in bio-BDE con una reazione chimica. Ne sono esempi il bioetanolo derivante dalla fermentazione alcolica di biomasse (meglio se di scarto) ad opera del lievito di birra, o l’1,3-butandiolo, ottenuto mediante l’uso di un batterio geneticamente modificato per lo scopo. Similmente, possiamo sfruttare OGM per la sintesi di stirene, senza necessità di utilizzare fonti fossili. Per quanto riguarda la sua degradazione, essa è complessa per la natura sintetica di questo materiale. Tuttavia, è stato isolato dal suolo un ceppo batterico di Moraxella in grado di utilizzare 1,4-polibutadiene come unica fonte di carbonio, nonostante la dimensione dell’emulsione polimerica potrebbe avere una grande influenza sulla velocità di crescita e le ramificazioni viniliche nel polibutadiene ne possano impedire la degradazione microbica.

 

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