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Catturare la CO2 attraverso i batteri, nuova soluzione per contrastare la crisi climatica

cattura co2
Immagine da Pixabay

I ricercatori dell’Istituto Max Planck in Germania hanno ideato un innovativo approccio per catturare la CO2 attraverso l’ingegnerizzazione di batteri Escherichia Coli: la tecnica sarebbe in grado di sequestrare l’anidride carbonica dall’aria in maniera più efficiente rispetto alla fotosintesi naturale, aprendo prospettive promettenti per la produzione di biocarburanti

Ne avevamo già parlato: sequestrare l’anidride carbonica dispersa in atmosfera è indubbiamente un passo importante per contrastare la crisi climatica e per porre parzialmente rimedio a quelle che sono le nostre stesse responsabilità nei confronti dell’ambiente.

Una volta catturata, però, che farne di questa CO2? Stoccarla nei fondali marini e nei giacimenti petroliferi esausti è già una soluzione percorribile (e comunemente percorsa); l’obiettivo davvero ambizioso è quello però di trasformarla, di darle nuovo valore integrandola in nuovi percorsi di applicazione.

Ambizione, ma non utopia: sono già numerose le realtà che hanno sviluppato sistemi di riutilizzo della CO2 catturata dall’atmosfera per conferirle vita nuova nelle forme più disparate.

Ancor più ambizioso è far questo a partire dagli elementi che la natura ci offre, implementandoli e rendendoli persino più efficienti di come li abbiamo trovati nei contesti naturali: le biotecnologie in questo possono aiutarci, come dimostra il recente traguardo raggiunto dai ricercatori del Max-Planck Institute for Terrestrial Microbiology in Germania e pubblicato sulla rivista scientifica Nature Catalysis.

Carbon capture: la rivoluzione che arriva dai batteri

Uno sviluppo biotecnologico innovativo, che conferisce ai batteri la capacità di sequestrare l’anidride carbonica dall’atmosfera e integrarla nel loro metabolismo, proprio come già avviene nelle piante attraverso la fotosintesi, ma in maniera ancor più efficiente.

Il traguardo ottenuto da questo recente studio è la messa a punto di un nuovo ciclo biochimico sintetico per la bio-fissazione della CO2 nei batteri di Escherichia Coli opportunamente ingegnerizzati.

L’innovativo percorso metabolico, chiamato dai ricercatori ciclo Theta, fa sì che i microrganismi siano dunque in grado di catturare le molecole di anidride carbonica dall’aria per convertirle in Acetil-CoA, una molecola centrale per numerosi percorsi di trasformazione biochimica che interessano tutti gli organismi viventi, dai batteri all’uomo.

Da qui i microrganismi ingegnerizzati potrebbero trarre sostentamento ed energia per crescere oppure, più convenientemente, produrre composti biologici di interesse industriale, come bioetanolo, biocarburanti e biomateriali.

Per costruire questo percorso inedito che permette a Escherichia Coli di passare dall’anidride carbonica atmosferica al metabolita centrale della sua biochimica, i ricercatori hanno dovuto integrare 17 tasselli provenienti da un totale di 9 diversi microorganismi.

Due di questi enzimi, noti agli addetti ai lavori con il nome di crotonil-CoA carbossilasi/reduttasi e fosfoenolpiruvato carbossilasi, sono quelli responsabili della fissazione del carbonio e sono stati selezionati perché, almeno per quanto la ricerca scientifica è stata in grado di appurare fin qui, sono proprio quelli in grado di farlo nella maniera più efficiente in natura.

Molto più velocemente, per esempio, dell’enzima comunemente diffuso negli organismi vegetali e che ne permette la fotosintesi, l’enzima RubisCO.

Un traguardo importante, ma non definitivo

La tecnica messa a punto dal gruppo di ricerca tedesco per il momento risulta suddivisa in tre moduli, ciascuno implementato in maniera efficace e funzionante all’interno del batterio selezionato (Escherichia Coli, appunto, specie spesso utilizzata dai biotecnologi): il ciclo Theta, nelle sue tre parti, è in grado di fissare l’anidride carbonica e di generare Acetil-CoA con una resa migliore di un fattore 100 rispetto a quanto avverrebbe normalmente.

Il risultato ottenuto, tuttavia, ancora non basta: una volta dimostrata la funzionalità dei tre moduli presi singolarmente, resta ora da chiudere il cerchio e fare in modo che il batterio utilizzi esclusivamente CO2 per la sua crescita.

Sollevare l’asticella fino a questo ulteriore ambizioso obiettivo è ancora più complesso, perché richiede che tutti i passaggi di questo lungo e composto ciclo Theta siano armonizzati con il metabolismo naturale di Escherichia Coli.

La strada, insomma, procede ancora dritta e non si interrompe certo a questo livello; siamo però già a un ottimo punto: i risultati ottenuti dagli scienziati tedeschi aprono adesso alla possibilità di utilizzare anche i microorganismi per sviluppare strategie nuove di cattura e trasformazione della CO2 con un approccio circolare e bio-based, che attraverso le biotecnologie ci permetterebbe di muovere un ulteriore passo in avanti nell’attuale lotta all’emergenza climatica.

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