Biodegradazione e colonizzazione microbica di diverse bioplastiche all’interfaccia acqua-sedimento marino.

Abstract: La maggior parte dei polimeri biodegradabili si biodegrada in condizioni controllate, mentre la loro mineralizzazione in ambienti aperti e non controllati, inclusi quelli marini, non è ben compresa ed è spesso oggetto di controversie. In questo studio è stata valutata la biodegradazione di diversi biopolimeri e la loro progressiva colonizzazione microbica all’interfaccia sedimento/acqua in condizioni reali. Considerata l’importanza di prevedere i processi ecologici negli oceani dei prossimi decenni, l’esperimento è stato allestito in prossimità della sorgente sottomarina di CO₂ al largo dell’Isola di Panarea, per esplorare l’effetto di diversi scenari di acidificazione degli oceani simulati tramite il gradiente naturale di pH. Film polimerici (PBS, PLA, PBAT e PHBH) e ritagli di oggetti in PLA sono stati inseriti in gabbie in acciaio inossidabile progettate per contenere triplicati di ciascun film e mantenere separati i campioni anche in caso di frammentazione. Durante l’estate 2023, le gabbie sono state fissate all’interfaccia sedimento-acqua in tre siti lungo un gradiente di pH in prossimità della sorgente sottomarina di CO₂ al largo di Panarea (pH 8, 7.8 e 7.6). Dopo 6 e 12 mesi di incubazione in situ, è stata raccolta una gabbia per ciascun sito, insieme a campioni di sedimento vicini al punto di posizionamento e a qualche metro di distanza, e a un campione d’acqua vicino alla gabbia. Campioni di film integri (senza frammentazione macro o micro) sono stati recuperati per tutti i polimeri dopo 6 e 12 mesi. Per tutti e tre i siti, nel tempo, sono state osservate perdite di peso significative (nell’ordine di 0.1-0.4 mg/cm² dopo 12 mesi), secondo il seguente ordine decrescente: PHBH > PBAT > PBSA > PBS. La biodegradazione del PHBH è avvenuta con velocità simile durante la stagione calda (primi 6 mesi) e quella fredda (6-12 mesi), mentre per PBS, PBSA e PBAT è stata rilevata una diminuzione del tasso di biodegradazione nella stagione fredda. Le superfici superiori (verso la colonna d’acqua) e inferiori (verso il sedimento) dei film polimerici sono stati colonizzati da comunità microbiche differenti, che condividono caratteristiche tassonomiche con i microbiomi dell’acqua e del sedimento, rispettivamente. Le comunità microbiche colonizzanti le due facce dei film variavano in risposta al tempo di incubazione (6 vs 12 mesi) e al pH. Lo studio ha contribuito a comprendere meglio l’entità e la velocità della degradazione dei polimeri biodegradabili in un ambiente reale di fondale marino, dove la biodegradazione è influenzata sia da comunità microbiche bentoniche che pelagiche, offrendo anche uno spunto sui possibili scenari futuri di acidificazione degli oceani. La velocità di degradazione risulta sensibilmente inferiore rispetto a quella ottenuta in condizioni industriali controllate per gli stessi polimeri1,2. L’esperimento ha inoltre permesso di esplorare i meccanismi e le dinamiche ecologiche dell’assemblaggio microbico su plastiche nel fondale marino.