Oggi parliamo con una microbiologa che, con i suoi colleghi, sta studiando un nuovo modo di colorare i tessuti, utilizzando gli scarti agricoli. Lei è Giorgia Palladino, assegnista di ricerca e post doc, che si occupa della gestione dei dottorandi all’università di Bologna
E se per colorare una maglietta, anziché partire dal petrolio, partissimo da un batterio? E se quel batterio, per produrre il pigmento, potesse essere alimentato con ciò che resta di una lavorazione agroalimentare?
È questa la grande sfida alla quale sta lavorando Giorgia Palladino, ricercatrice dell’Unità di Scienze e Biotecnologie dei Microbiomi del Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell’Università di Bologna.
La ricerca mette insieme microbiologia, genomica, metabolomica e industria tessile e parte da un’intuizione che, in realtà, la natura applica da milioni di anni: i microrganismi sanno produrre colori.
Per noi il colore ha soprattutto una funzione estetica. Per un batterio, invece, un pigmento può essere uno strumento di sopravvivenza.
Alcuni microrganismi producono sostanze colorate che contribuiscono a proteggerli dalle radiazioni ultraviolette, dallo stress ossidativo e da altre condizioni ambientali estreme. È proprio questa capacità che i ricercatori hanno deciso di esplorare.
Alla ricerca dei batteri più colorati
Per trovare microrganismi con caratteristiche particolarmente interessanti, gli studiosi sono andati a cercarli dove la vita è sottoposta a condizioni difficili.
Uno degli ambienti scelti è stato il Ghiacciaio Presena, in Trentino-Alto Adige, a circa 3.000 metri di quota, dove i microrganismi devono convivere con basse temperature, forti radiazioni UV, cicli di gelo e disgelo e scarsità di nutrienti.
Altri campioni sono arrivati dai sedimenti marini vulcanici dell’isola di Vulcano, influenzati dalle emissioni idrotermali e dagli organismi marini che vivono nei pressi delle sorgenti naturali di CO2 di Panarea.
Da questi ambienti sono stati isolati microrganismi pigmentati: 39 batteri e 12 funghi. Un piccolo catalogo biologico del colore che va dal giallo all’arancione, dal rosso fino alle tonalità più scure.
Ed è qui che il lavoro diventa particolarmente interessante. Non bastava infatti osservare che le colonie microbiche fossero colorate: bisognava capire che cosa stessero producendo e attraverso quali meccanismi biologici.
I ricercatori hanno quindi utilizzato un approccio che combina genomica e metabolomica. La prima permette di leggere nel patrimonio genetico dei microrganismi la loro potenziale capacità di sintetizzare determinate sostanze; la seconda consente di individuare le molecole effettivamente prodotte durante il metabolismo cellulare.
Il processo ce lo racconta Giorgia Palladino in questa videointervista.
Il microrganismo diventa così una piccola fabbrica biologica. E una fabbrica ha bisogno di materia prima. Gli esperimenti hanno mostrato che diversi ceppi selezionati possono crescere utilizzando differenti fonti di carbonio, aprendo la strada all’impiego di biomasse e sottoprodotti vegetali come substrato di crescita.
È questo passaggio a rendere la ricerca particolarmente interessante in chiave di economia circolare: invece di utilizzare materie prime vergini per produrre il colore, si potrebbe partire da residui di altre filiere produttive.
Uno scarto diventerebbe il nutrimento del microrganismo e il microrganismo produrrebbe una nuova materia prima per il tessile.
Una concatenazione industriale che trasforma il concetto di rifiuto: non qualcosa da eliminare, ma una risorsa biochimica ancora utilizzabile.
Perché il tessile ha bisogno di nuovi colori
Il tema non è marginale. La tintura è uno dei passaggi più delicati dell’impatto ambientale della filiera tessile. Molti coloranti sono di origine sintetica e la loro produzione e applicazione può richiedere energia, acqua, reagenti e sostanze chimiche. A questo si aggiunge il problema degli effluenti delle lavorazioni tintorie.
La ricerca di alternative naturali non nasce oggi. L’umanità colora i tessuti con sostanze ricavate da piante e organismi naturali da millenni: basti pensare all’indaco, alla robbia o alla porpora.
Ma anche il ritorno puro e semplice ai pigmenti vegetali presenta limiti. Coltivare piante esclusivamente per ottenere colore significa utilizzare suolo, acqua e risorse agricole, con una produzione che può entrare in competizione con altri usi del territorio.
I microrganismi cambiano lo scenario perché non richiedono campi coltivati: possono crescere in ambienti controllati, essere alimentati con substrati selezionati e, almeno in prospettiva, consentire una produzione programmabile e scalabile.
Non significa che domani tutti i coloranti sintetici potranno essere sostituiti da pigmenti batterici. La strada tra il laboratorio e l’industria resta complessa. Bisogna verificare resa, stabilità del colore, resistenza ai lavaggi e alla luce, riproducibilità delle tonalità, costi di produzione, sicurezza e possibilità di trasferire i processi su scala industriale.
Ed è proprio su questo passaggio che ora si concentra la ricerca.
Dal microrganismo alla maglietta
Il prossimo obiettivo è infatti arrivare al tessuto. Il gruppo sta lavorando allo sviluppo di processi nei quali i pigmenti di origine microbica possano essere utilizzati nella tintura, sia attraverso estratti sia attraverso bagni tintori.
In altre parole, bisogna trasformare una scoperta microbiologica in una tecnologia compatibile con i processi dell’industria tessile. Non a caso lo studio nasce da una collaborazione tra ricerca e impresa, nell’ambito di attività finanziate dal Pnrr.
Il progetto, coordinato dall’Università di Bologna, ha coinvolto anche Itene Research Centre di Valencia, l’Università Politecnica delle Marche e Cp Company, marchio italiano dell’abbigliamento tecnico nato proprio a Bologna.
Da una parte c’è la biodiversità invisibile dei microbi che abitano ghiacciai, sedimenti vulcanici e ambienti marini estremi. Dall’altra c’è un settore industriale alla ricerca di processi meno dipendenti dalle risorse fossili e più coerenti con i principi dell’economia circolare.
In mezzo ci sono le biotecnologie. Che sono le più grandi alleate dell’economia circolare.
