Biodegradazione

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In chimica ambientale, la biodegradazione è la degradazione di un materiale (a prescindere che sia di origine naturale o sintetico) attraverso processi enzimatici,[1] in genere per azione di batteri, funghi o con altri microorganismi. Un materiale con tale proprietà è detto biodegradabile. Sebbene nell'uso comune di tale termine, si intenda generalmente che i prodotti di tale processo siano sostanze stabili, non fermentabili e non inquinanti,[2] in generale la biodegradazione non è sempre un processo accettabile dal punto di vista ambientale, anzi, le sostanze prodotte da tale processo possono essere più pericolose rispetto al materiale di partenza.[1]

Quando avviene in maniera ecosostenibile, la biodegradazione riveste un ruolo fondamentale nel mantenere l'equilibrio ecologico degli ecosistemi e in generale del pianeta.[2]

Il termine "biodegradabile" è spesso confuso con "compostabile", dove quest'ultimo termine implica che la biodegradazione avvenga sotto particolari condizioni associate al processo di compostaggio.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Sebbene il concetto di "biodegradabilità" fosse noto già nel 1926, quando il ricercatore francese Maurice Lemoigne scoprì la prima bioplastica (il Poli-β-idrossibutirrato o PHB, biodegradabile dal batterio Bacillus megaterium)[3], l'uso del termine "biodegradabile" è attestato per la prima volta in un libro del 1961 sulla microbiologia industriale.[4]

Al 1989, in seguito al disastro petrolifero della petroliera Exxon Valdez, in Alaska, furono utilizzati fertilizzanti allo scopo di accelerare la crescita dei batteri presenti nella zona, promuovendo in questo modo il naturale processo di biodegradazione del petrolio.[5]

Meccanismo[modifica | modifica wikitesto]

Biodegradazione in vitro della cellulosa.

A seconda del caso specifico, la biodegradazione può avvenire per via aerobica (cioè in presenza di ossigeno) o anaerobica (cioè in assenza di ossigeno). Inoltre può avvenire in vivo o in vitro.[1]

Nel caso più comune il materiale biodegradabile è costituto da sostanze organiche che fungono da nutriente per i microorganismi. In particolare, la biodegradazione di ciascun composto chimico, quando è possibile, avviene per mezzo di un particolare microorganismo.[5] Alcuni microrganismi possono essere inoltre modificati geneticamente in modo da biodegradare una particolare sostanza.[5]

Attraverso la biodegradazione tali sostanze organiche, che possono essere generate direttamente o indirettamente dalla fotosintesi, vengono convertite in sostanze inorganiche. La biodegradazione svolge dunque una funzione inversa a quella della fotosintesi e dei successivi processi biosintetici che danno origine alla biomassa. Mentre la fotosintesi produce molecole organiche a partire da molecole inorganiche, la biodegradazione riduce le sostanze di partenza in costituenti via via più semplici[6] (come anidride carbonica, acqua e ammoniaca[7]) per infine riportarle eventualmente ad uno stadio inorganico. In questo caso si parla di "mineralizzazione".

Il fenomeno della biodegradazione è molto importante per l'ambiente, che deve liberarsi dai rifiuti e dalle scorie per far posto alla nuova vita. Gli alberi, le piante, le alghe, ossia tutti gli organismi fotosintetici, grazie al sole sono in grado di assorbire l'anidride carbonica presente nell'atmosfera ed utilizzarla per sintetizzare zuccheri, molecole organiche alla base di tutte le numerosissime sostanze organiche presenti nella biosfera.

Tramite la catena alimentare, il flusso di sostanze e di energia passa dalle piante (produttori) agli erbivori (consumatori primari) e da questi ai carnivori (consumatori secondari). Questo meccanismo si incepperebbe velocemente, però, se non esistesse la possibilità inversa, cioè quella che permette di liberare anidride carbonica a partire dalla materia organica morta, assicurando la circolazione di materia. Quindi il processo di biodegradazione ha, nell'equilibrio naturale, pari dignità al processo della fotosintesi di cui rappresenta l'esito e nello stesso tempo la partenza. La biodegradazione è attuata dai decompositori, microrganismi (funghi, batteri, protozoi) che crescono sulla materia organica morta, ossia sui rifiuti prodotti dall'ecosistema.

Materiali biodegradabili[modifica | modifica wikitesto]

Perché un composto possa essere considerato "biodegradabile" è necessario che in natura esista un batterio in grado di decomporre il materiale, dopodiché l'elemento viene assorbito completamente nel terreno.

I materiali organici di origine naturale sono in genere facilmente più biodegradabili rispetto ai materiali di origine sintetica.
Sebbene molti materiali possono essere biodegradati (tra cui anche idrocarburi, policlorobifenili, prodotti farmaceutici, radioisotopi e alcuni metalli pesanti[5]), il tempo e i costi per lo svolgimento di tale processo sono molto variabili. Per esempio la carta ha un ciclo di decomposizione che va da 3 settimane a un anno.

Materiali non biodegradabili[modifica | modifica wikitesto]

Un materiale "non biodegradabile" non viene assorbito dal terreno e la sua natura chimica rimane immutata nel tempo. In genere tali materiali hanno un impatto ambientale negativo ovvero sono considerati inquinanti.

Le sostanze non biodegradabili più comuni sono la maggior parte delle materie plastiche, che sono formate principalmente dal carbonio, l'idrogeno e l'ossigeno: questi elementi sarebbero decomponibili, ma, dalla loro unione, si è formata una molecola troppo complessa per essere decomposta in natura.

Utilizzi[modifica | modifica wikitesto]

Il processo di biodegradazione può essere utilizzato su larga scala allo scopo di abbattere il quantitativo di sostanze tossiche presenti in siti contaminati, quali possono essere ad esempio le discariche o zone interessate da sversamenti petroliferi.[5]

Note[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]