Trasformare le mosche in plastica degradabile — ScienceDaily

I ricercatori presenteranno i loro risultati al meeting autunnale dell’American Chemical Society (ACS).

“Per 20 anni, il mio gruppo 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”, afferma Karen Wooley, Ph.D. ., il ricercatore principale del progetto. “Ma quei prodotti naturali vengono raccolti da risorse che vengono utilizzate anche per cibo, carburante, costruzioni e trasporti”.

Quindi Wooley ha iniziato a cercare fonti alternative che non avessero queste applicazioni concorrenti. Il suo collega Jeffery Tomberlin, Ph.D., le ha suggerito di utilizzare i prodotti di scarto rimasti dall’allevamento di mosche soldato nere, un’industria in espansione che ha contribuito a sviluppare.

Le larve di queste mosche contengono molte proteine ​​e altri composti nutritivi, quindi gli insetti immaturi vengono sempre più allevati per l’alimentazione animale e per consumare rifiuti. Tuttavia, gli adulti hanno una vita breve dopo che i loro giorni di riproduzione sono finiti e vengono quindi scartati. Su suggerimento di Tomberlin, quelle carcasse adulte sono diventate il nuovo materiale di partenza per la squadra di Wooley. “Stiamo prendendo qualcosa che è letteralmente spazzatura e ne ricaviamo qualcosa di utile”, afferma Cassidy Tibbetts, una studentessa laureata che lavora al progetto nel laboratorio di Wooley alla Texas A&M University.

Quando Tibbetts ha esaminato le mosche morte, ha stabilito che la chitina è un componente importante. Questo polimero non tossico, biodegradabile, a base di zucchero rafforza il guscio, o esoscheletro, di insetti e crostacei. I produttori estraggono già la chitina dai gusci di gamberi e granchi per varie applicazioni e Tibbetts ha applicato tecniche simili utilizzando risciacqui con etanolo, demineralizzazione acida, deproteinizzazione basica e decolorazione con candeggina per estrarla e purificarla dalle carcasse degli insetti. Dice che la sua polvere di chitina derivata dalla mosca è probabilmente più pura, poiché manca del colore giallastro e della consistenza grumosa del prodotto tradizionale. Nota inoltre che ottenere la chitina dalle mosche potrebbe evitare possibili preoccupazioni per alcune allergie ai frutti di mare. Alcuni altri ricercatori isolano la chitina o le proteine ​​dalle larve di mosca, ma Wooley afferma che il suo team è il primo che conosce a utilizzare la chitina da mosche adulte scartate, che, a differenza delle larve, non vengono utilizzate per l’alimentazione.

Mentre Tibbetts continua a perfezionare le sue tecniche di estrazione, Hongming Guo, un altro studente laureato nel laboratorio di Wooley, ha convertito la chitina di mosca purificata in un polimero simile noto come chitosano. Lo fa rimuovendo i gruppi acetilici della chitina. Ciò 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.

Guo ha prodotto un idrogel in grado di assorbire 47 volte il suo peso in acqua in un solo minuto. Questo prodotto potrebbe potenzialmente essere utilizzato nel terreno coltivato per catturare l’acqua alluvionale e quindi rilasciare lentamente l’umidità durante le successive siccità, afferma Wooley. “Qui in Texas, siamo costantemente in una situazione di inondazione o siccità”, spiega, “quindi ho cercato di pensare a come possiamo creare un idrogel superassorbente che possa risolvere questo problema”. E poiché l’idrogel è biodegradabile, afferma che dovrebbe rilasciare gradualmente i suoi componenti molecolari come nutrienti per le colture.

Quest’estate, il team sta avviando un progetto per scomporre la chitina nelle sue glucosamine monomeriche. 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.

I prodotti realizzati con questi elementi chimici sono destinati a degradarsi o digerirsi quando vengono scartati, quindi non contribuiranno all’attuale problema dell’inquinamento da plastica. La visione di Wooley per quel processo lo allineerebbe con il concetto di economia sostenibile e circolare: “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 produrre nuova plastica ,” lei dice. “Quindi gli insetti non sarebbero solo la fonte, ma lo sarebbero anche allora consumare la plastica scartata”.

I ricercatori riconoscono il sostegno e il finanziamento della Welch Foundation e una donazione privata.