La biodegradazione è un processo naturale mediante il quale le sostanze chimiche organiche presenti nell’ambiente sono convertite in composti più semplici.
È un processo naturale per lo più mediato da microrganismi come batteri, lieviti e funghi in cui si riciclano continuamente elementi biologicamente essenziali all’interno dei cicli biogeochimici della Terra. I processi di biodegradazione di solito sono catalizzati da enzimi che convertono le sostanze chimiche attraverso una serie di intermedi in prodotti finali.
A seconda del materiale, la sequenza temporale per completare il degrado completo può variare. Con la plastica, questo processo richiede solitamente centinaia o migliaia di anni per essere completato a causa della loro struttura chimica.
Fasi
Per quanto attiene le materie plastiche le fasi della biodegradazione possono essere riassunte nelle seguenti:
Fase aerobica: gli enzimi e le sostanze chimiche di decomposizione agiscono come catalizzatori per il biofilm che ricopre la plastica. Durante questa fase si ha un accumulo di umidità. La capacità di assorbimento dell’umidità della plastica è relativamente piccola, ma la presenza di additivi provoca un rigonfiamento, indebolendo i legami polimerici. Si creano così spazi molecolari per la crescita microbica, e inizia la degradazione aerobica in cui l’ossigeno viene convertito in CO2.
Fase anaerobica: quando le concentrazioni di ossigeno sono sufficientemente diminuite, iniziano i processi anaerobici. Durante la fase iniziale le colonie microbiche interagiscono con il particolato e, attraverso un processo enzimatico, riducono i grandi polimeri in monomeri più semplici. Col passare del tempo, si verifica i monomeri semplici sono convertiti in acidi grassi e la produzione di CO2 avviene rapidamente
Fase instabile anaerobica: le colonie microbiche continuano a crescere, divorando la catena polimerica e creando spazi molecolari sempre più grandi. Durante questa fase avviene l’acetogenesi, convertendo gli acidi grassi in acido acetico, anidride carbonica e idrogeno. Mentre questo processo continua, la velocità di produzione di CO2 diminuisce e la produzione di idrogeno cessa.
Fase stazionaria anaerobica: la fase finale della decomposizione coinvolge la metanogenesi. Poiché le colonie di microbi continuano a divorare la superficie rimanente del polimero, gli acetati sono convertiti in metano e anidride carbonica e l’idrogeno è consumato. Il processo continua fino a quando l’elemento rimanente è humus. Questo terreno altamente nutritivo crea e migliora l’ambiente per i microbi e migliora la fase finale di decomposizione.