Chimici Rutgers Sviluppano Plastiche a Decomposizione Programmata

Il dottor Yuwei Gu, chimico presso la Rutgers University, ha ideato un approccio per mitigare l'inquinamento plastico globale, ispirato dall'osservazione dell'accumulo di bottiglie di plastica scartate al Bear Mountain State Park, New York. Questa osservazione ha evidenziato la disparità tra i polimeri sintetici, che persistono indefinitamente, e le molecole naturali a lunga catena, come il DNA e l'RNA, che si degradano intrinsecamente. Il team di Gu ha sviluppato una strategia chimica per ingegnerizzare plastiche capaci di auto-distruggersi a velocità predefinite, affrontando così la sfida dei rifiuti plastici su scala mondiale.

La metodologia innovativa, denominata 'preorganizzazione conformazionale', emula i meccanismi di auto-decomposizione delle biomolecole naturali. Questo sistema sfrutta l'allineamento spaziale preciso dei gruppi nucleofili adiacenti rispetto ai legami labili, regolando la cinetica di scissione e spostando l'insieme conformazionale verso geometrie reattive. Invece di introdurre legami chimici nuovi e deboli, la tecnica modifica la disposizione spaziale dei legami esistenti, rendendoli suscettibili alla decomposizione in condizioni ambientali ordinarie, senza l'uso di calore elevato o sostanze chimiche aggressive. Questa strategia consente una decontaminazione programmabile sia di polimeri lineari che di reti termoindurenti, con tassi di degradazione che possono essere modulati su diversi ordini di grandezza.

La ricerca, pubblicata su Nature Chemistry il 28 novembre 2025, ha dimostrato la capacità di ingegnerizzare materiali plastici con una durata di vita calibrabile in giorni, mesi o anni, allineando la robustezza del materiale alla sua effettiva funzione di servizio. Il Professor Gu, in servizio presso Rutgers dal 2023, dirige il suo laboratorio nel Dipartimento di Chimica e Biologia Chimica, concentrandosi sulla biomimetica macromolecolare. I ricercatori hanno integrato una funzione di interruttore per un controllo ancora maggiore sulla cinetica di degradazione, permettendo di attivare la decomposizione tramite l'esposizione alla luce ultravioletta o in presenza di ioni metallici. Test preliminari hanno indicato che il residuo liquido derivante dal processo di rottura è atossico, sebbene sia necessaria ulteriore ricerca per una conferma definitiva.

Le implicazioni economiche di questa tecnologia sono potenzialmente vaste, permettendo di ripensare il ciclo di vita di un prodotto senza stravolgere le fondamenta dell'industria chimica di base. A breve termine, si possono ipotizzare contenitori per alimenti e imballaggi monouso che mantengano l'integrità strutturale per ore o giorni, per poi degradarsi rapidamente dopo lo smaltimento. Nel lungo periodo, componenti per l'automotive o materiali da costruzione, progettati per resistere decenni, potrebbero essere smaltiti con facilità tramite un interruttore chimico a fine vita. Tuttavia, i ricercatori sottolineano la necessità di affrontare la prova della scalabilità industriale e di garantire che i meccanismi di autodistruzione non si attivino accidentalmente in condizioni operative, mentre l'obiettivo finale è stabilire collaborazioni per la commercializzazione e condurre test approfonditi di compatibilità con le applicazioni reali.