Nei batteri il segreto per produrre biocombustibili più efficienti e materiali biodegradabili
Per affrontare le sfide del nostro tempo – efficienza energetica, biocarburanti di ultima generazione, materiali biodegradabili al 100% – il Massachusetts Institute of Technology di Boston (MIT) si rivolge alla natura e in particolare ad una delle sue forme di vita più semplici e complesse allo stesso tempo: i batteri.
L’uso dei batteri non è una novità. L’uomo li utilizza per produrre vino, yogurt, formaggi, antibiotici. Oggi, però, la ricerca scientifica vuole andare oltre e quella branca dell’ingegneria che si definisce “metabolica”, cerca di manipolare alcune caratteristiche peculiari dei batteri che potrebbero rivelarsi preziose per il nostro ambiente: la capacità di generare energia e di ripulire l’atmosfera. I batteri, infatti, si comportano come fabbriche chimiche molto complesse che potrebbero produrre biocombustibili più efficienti e materiali biodegradabili.
Kristala Jones Prather e Gregory Stephanopoulos, entrambi ricercatoti del MIT di Boston, puntano a sviluppare batteri che possano produrre biocarburanti come il butanolo e il pentanolo da residui agricoli di scarto. Catherine Drennan, che insegna chimica al MIT, sta studiando il modo di usare i batteri per produrre plastica e tessuti altamente biodegradabili. Il consumo energetico, spiega la Drennan, è alquanto ridotto rispetto ai processi industriali tradizionali, perché la maggior parte delle reazioni chimiche industriali avviene a temperature e pressioni elevatissime (con notevole dispendio energetico), mentre i batteri normalmente crescono a 30°C e a pressione atmosferica.
L’ingegneria metabolica non si occupa solo di realizzare nuovi prodotti, ma anche di sviluppare e rendere più efficienti quelli che già esistono. Il laboratorio guidato da Prather ha recentemente scoperto una tecnica per sintetizzare l’acido glucarico, un composto che si ottiene combinando insieme geni di piante, lieviti e batteri e che può avere molti utilizzi: dalla produzione di nylon ai trattamenti idrici. Alcuni tipi di batteri trasformano sostanze come il glucosio in composti che si possono usare per fabbricare plastica biodegradabile come la PCA. Le ricerche riguardano anche le amino acido tiroxine, principio attivo di molti farmaci, biopolimeri e acido ialuronico, un lubrificante naturale che può essere usato per curare l’artrite.
Se, da un lato, gli scienziati guardano ai batteri come preziosi strumenti per “fabbricare” delle cose, dall’altro c’è chi li studia con un altro scopo: distruggere delle cose, in particolare l’anidride carbonica e altri inquinanti atmosferici. I microbi di Catherine Drennan, ad esempio, assorbono il diossido e il monossido di carbonio e li utilizzano per produrre energia. E’ grazie al lavoro di queste minuscole forme di vita che ogni anno liberiamo la terra e l’atmosfera di circa due miliardi di tonnellate di CO2.
A questo punto, la domanda è se sia possibile ottenere lo stesso risultato con processi chimici di sintesi. Per “rubare” idee alla natura – avverte la Drennan - il primo passo è quello di capire come funziona. Gli scienziati del MIT usano la cristallografia a raggi X per decifrare la struttura degli enzimi metallo-proteina coinvolti nelle reazioni chimiche. Secondo loro, questo sistema permetterà di capire come funzionano gli enzimi. I risultati di queste ricerche potrebbero portare allo sviluppo di catalizzatori capaci di abbassare i livelli di monossido di carbonio in aree con alti livelli di inquinamento.
Non mancano, naturalmente, le difficoltà. “Quello che fa la natura – osserva Prather – è frutto dell’evoluzione. Non è un’impresa facile farle compiere qualcosa di diverso da quello che ha sempre fatto”. Questo, però, è proprio il compito dell’ingegneria metabolica.
Link consigliati:
MIT, Anne Trafton, “Enlisting microbes to solve global problems” (17/02/2009)
http://web.mit.edu/newsoffice/2009/bacteria-energy-0217.html
Francesco Defler
