L’enzima che ‘digerisce’ le bottiglie: a che punto è il ‘bio’-riciclo del PET
Le nuove varianti di PHL7 dell’Università di Lipsia degradano il poliestere più velocemente e resistono alle temperature industriali. Ma il passaggio dal laboratorio agli impianti resta complesso
Il riciclo ecologico della plastica potrebbe smettere di essere un’’utopia’ da laboratorio per diventare una realtà. E tutto grazie a degli enzimi ‘mangia plastica’. Almeno per quanto riguarda il PET – polietilene tereftalato -, il materiale con cui sono fatte bottiglie d’acqua, contenitori per alimenti e molte fibre tessili.
Secondo i dati e la classificazione di Plastics Europe, la produzione mondiale di plastica nel 2024 ha raggiunto 430,9 milioni di tonnellate (in costante aumento), di cui il PET rappresenta il 6,2% del totale, quindi circa 26-27 milioni di tonnellate/anno. Questa cifra esclude il PET usato per fibre tessili (poliestere), che è un mercato separato di grosse dimensioni e che può portare il totale a (50-80 milioni di t. Va precisato che le fonti di settore sono poco standardizzate, producendo dati non del tutto paragonabili.
Quanto al riciclo, nel mondo viene trattato efficacemente solo il 9,5% circa della plastica totale. Per il solo PET (grazie alle bottiglie) la media globale di riciclo sale attorno al 20-25%, trainata da picchi virtuosi in Europa, mentre vaste aree extra-Ue smaltiscono ancora in discarica o disperdono il materiale.
Ma anche nel Vecchio Continente non è tutto rose e fiori.
Industria del riciclo plastico in calo
A livello europeo la raccolta del PET è cresciuta in modo rilevante: il tasso di raccolta è salito dal 45% del 2020 al 60% nel 2022, e la selezione delle sole bottiglie in PET ha raggiunto il 75%, secondo i dati Petcore Europe. Ma l’industria del riciclo plastico sta attraversando, in parallelo, una crisi profonda: secondo Plastics Recyclers Europe, tra il 2023 e la fine del 2025 il continente ha perso impianti per quasi un milione di tonnellate di capacità installata. Germania, Paesi Bassi e Regno Unito sono i paesi più colpiti dalle chiusure, schiacciati dalla concorrenza della plastica vergine prodotta a basso costo da Cina e Stati Uniti.
L’Italia, in questo quadro, è tra i paesi più virtuosi: nel 2024 il riciclo degli imballaggi in plastica (calcolato sull’insieme dei consorzi di filiera) ha superato per la prima volta il target europeo del 50%, attestandosi al 51,1% (Fondazione Sviluppo Sostenibile/Ispra/Conai). Ma anche qui i segnali non sono tutti positivi: l’obbligo di usare almeno il 25% di plastica riciclata nelle nuove bottiglie, in vigore dal gennaio 2025, non ha finora aumentato la domanda di PET riciclato.
Verso un riciclo sostenibile del PET
Al momento il metodo più diffuso per trattare la plastica è il riciclo meccanico, che la trasforma in nuovi granuli attraverso triturazione, lavaggio e fusione: un sistema che però riduce progressivamente la qualità del materiale e richiede plastiche ben selezionate e pulite. Il riciclo termochimico mediante pirolisi o gassificazione trasforma invece i rifiuti plastici in oli, gas o altre materie prime, utilizzabili come combustibili oppure nei processi chimici per produrre nuovi materiali.
Ma negli ultimi dieci anni una parte della ricerca scientifica ha lavorato su una strada diversa: usare enzimi capaci di ‘digerire’ la plastica e restituirla praticamente com’era in origine, pronta per diventare di nuovo PET vergine. Questo approccio potrebbe rendere l’economia della plastica circolare e sostenibile.
Come funziona l’enzima
Tutto inizia nel 2016, quando un gruppo di ricercatori giapponesi, analizzando un sito contaminato da rifiuti di PET, scopre un batterio mai descritto prima, Ideonella sakaiensis, capace di degradare la plastica grazie a due enzimi che lavorano in sequenza: la PETasi, che scompone il PET in un composto intermedio, e la MHETasi, che lo riduce ulteriormente in acido tereftalico, ovvero la materia prima di partenza, per fare nuovo PET.
Da lì la ricerca si è mossa su più fronti paralleli: nel 2022 un gruppo di ricercatori tedeschi isola, da un campione di compost in un cimitero vicino a Lipsia, un enzima chiamato PHL7 (Polyester Hydrolase Lipsia 7), capace di decomporre in laboratorio il 90% del PET trattato in appena 16 ore: in pratica, il doppio della velocità del miglior enzima conosciuto fino ad allora (LCC, ‘leaf-branch compost cutinase’, quello giapponese, per così dire). C’era però un problema: era troppo instabile per un uso industriale.
Nello stesso periodo, un team dell’Università del Texas ad Austin usa il machine learning per prevedere le mutazioni più efficaci su un enzima simile (la PETasi originaria), ottenendo FAST-PETase, capace di degradare quasi completamente 51 diversi prodotti in PET – bottiglie, tessuti, fibre – in circa una settimana, a temperature relativamente basse (30-50°C), un aspetto importante per ridurre il consumo di energia.
Lo scorso maggio, un nuovo studio dell’Università di Lipsia pubblicato su Nature Communications torna su PHL7 e, tramite ingegneria computazionale (con il software Rosetta PROSS) combinata a mutagenesi mirata, introduce fino a 24 mutazioni nella sua sequenza. Il risultato: i ricercatori hanno ottenuto varianti più stabili (fino a 88-95°C di temperatura di fusione) e più attive (un’attività catalitica oltre 110 volte superiore rispetto all’enzima originale).
L’evoluzione dopo i primi studi
Questo passaggio è molto rilevante, perché per riciclare il PET con un enzima serve scaldare il materiale quasi al punto di fusione, altrimenti la plastica resta troppo rigida perché l’enzima possa “aggredirla”. Il problema, finora, era che gli enzimi si degradavano proprio a quelle temperature, perciò un enzima stabile fino a 95°C e molto più attivo significa che può lavorare più a lungo prima di esaurirsi. E dunque, ne serve molto meno per trattare la stessa quantità di plastica, il che abbassa i costi, uno degli ostacoli che finora hanno impedito a questa tecnologia di uscire dal laboratorio per passare all’industria.
“Le varianti di PHL7 che abbiamo sviluppato sono ora vere e proprie candidate all’applicazione industriale”, sottolinea il dottor Christian Sonnendecker della Facoltà di Chimica dell’Università di Lipsia.
PHL7 è anche meno dipendente dalle concentrazioni di sale, un altro ostacolo che finora impediva l’uso in condizioni industriali reali. Si tratta di “un vantaggio decisivo, poiché l’enzima può ora funzionare anche nella normale acqua di rubinetto”, spiega il dottor Georg Künze della Facoltà di Medicina dell’Università tedesca.
Va precisato che non si tratta di un enzima nuovo, ma di un enzima già noto reso adatto a funzionare fuori da condizioni controllate, cosa che apre a possibili applicazioni su scala industriale. E va precisato anche che non è l’unico enzima ‘ghiotto’ di PET.
L’impianto francese
Esiste già infatti un impianto industriale ‘reale’ basato su un principio simile, anche se con un’altra famiglia di enzimi (derivati da LCC e non da PHL7). L’azienda francese Carbios sta realizzando a Longlaville, in Francia, quello che viene presentato come il primo impianto al mondo di bio-riciclo enzimatico del PET su scala industriale, con una capacità stimata di 50mila tonnellate di rifiuti PET post-consumo l’anno, pari a circa 2 miliardi di bottiglie. L’obiettivo è avviare la produzione entro il primo semestre del 2028.
Questo significa che il salto dal paper scientifico alla filiera industriale reale è possibile, con una famiglia di enzimi ‘cugina’ del PHL7. Il miglioramento di quest’ultimo enzima apre la strada a un secondo percorso tecnologico che potrebbe affiancare o competere con quello francese. Una concorrenza che, in questo campo, è una buona notizia: più opzioni viabili significano meno dipendenza da un singolo brevetto e più margine per abbassare i costi.
Gli usi possibili
Se questa tecnologia dovesse diffondersi, i materiali più adatti a beneficiarne sarebbero quelli più comuni nella vita quotidiana: bottiglie per bevande, vaschette e imballaggi alimentari in PET, e fibre tessili sintetiche a base di poliestere; un settore, quest’ultimo, oggi quasi del tutto escluso dal riciclo meccanico tradizionale perché troppo eterogeneo e ‘sporco’ di coloranti e altre fibre miste. Il riciclo enzimatico, lavorando a livello chimico, è meno sensibile a queste contaminazioni rispetto al riciclo meccanico.
Un secondo ambito promettente riguarda il vincolo normativo che oggi l’Italia fatica a rispettare: il contenuto minimo di plastica riciclata nelle nuove bottiglie (25% dal 2025). Un PET riciclato per via enzimatica, chimicamente identico al vergine, potrebbe essere reimpiegato anche per usi a contatto diretto con gli alimenti senza le limitazioni di qualità del riciclo meccanico.
“Attraverso questi approcci enzimatici più sostenibili, possiamo iniziare a immaginare una vera economia della plastica circolare”, ha commentato Hal Alper, professore presso il Dipartimento McKetta di Ingegneria Chimica presso UT Austin, ai tempi della ricerca del 2022. “Oltre all’ovvio settore della gestione dei rifiuti, questo offre anche alle aziende di ogni settore l’opportunità di assumere un ruolo guida nel riciclaggio dei loro prodotti”, ha continuato.
Cosa manca ancora
Al momento non esistono impianti su scala industriale già operativi basati specificamente su PHL7. Il salto dal paper alla produzione reale richiede investimenti ingenti (l’impianto Carbios di Longlaville, basato come visto su un enzima diverso, è costato circa 150 milioni di euro solo per la tecnologia di base, più altri 50 milioni per l’infrastruttura), test su larga scala e una filiera di raccolta e selezione dei rifiuti dedicata.
Anche il caso Carbios, che pure è la prova più avanzata che questa strada può funzionare, non è privo di difficoltà: l’azienda ha attraversato fasi di rallentamento nella costruzione dell’impianto, legate alla necessità di raggiungere soglie minime di utilizzo della capacità produttiva per sbloccare nuovi finanziamenti: un promemoria che la sostenibilità economica di queste tecnologie, non solo quella tecnica, resta una sfida.
In ogni caso le cose vanno avanti: una start-up nata come spin-off dell’Università di Lipsia nel 2025, ESTER-Biotech, sta progettando la realizzazione di un impianto pilota.
I limiti dell’enzima
Al di là della scala industriale, ci sono limiti strutturali da tenere presenti. Intanto non tutta la plastica è PET. Gli enzimi sviluppati finora funzionano su questo materiale specifico; altre plastiche molto diffuse (polietilene, polipropilene) richiedono enzimi diversi, su cui la ricerca è più indietro.
In secondo luogo, per il ‘bio’ riciclo della plastica è indispensabile una raccolta differenziata efficiente a monte. Un enzima, per quanto efficace, non risolve il problema se il PET non viene prima separato correttamente dagli altri rifiuti. E su questo Italia ed Europa hanno ancora della strada da percorrere.
Infine, ci sono da considerare i costi, non ancora competitivi. I monomeri chimici ottenuti dal riciclo enzimatico, pur identici a quelli derivati dal petrolio, hanno storicamente comportato un sovrapprezzo (fino al 60%, secondo alcune stime relative ai primi anni di attività di Carbios) rispetto alla plastica vergine, un divario che si riduce con l’aumento di efficienza degli enzimi, ma che oggi non è ancora azzerato.
La ricerca va avanti
La storia di questi enzimi non è quella di una scoperta miracolosa, ma di un progresso realizzato grazie a ricerca continua: da un batterio isolato per caso in un sito di rifiuti giapponese a un impianto industriale francese. Una storia che non strilla ma che potrebbe cambiare in modo concreto cosa succede a una bottiglia d’acqua dopo che la buttiamo nel bidone della plastica.
Citazione dello studio del maggio 2026: Blázquez-Sánchez, P., Gunkel, J., Useini, A. et al. Computational engineering of the polyester hydrolase PHL7 for efficient poly(ethylene terephthalate) degradation in biocatalytic recycling processes. Nat Commun 17, 4370 (2026). ( https://doi.org/10.1038/s41467-026-70868-4)
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