Gli enzimi alleati per risanare l’ambiente
Sostanze sempre più usate nel biorisanamento di suolo, acqua e aria, utili per trasformazioni chimiche di interesse industriale
I punti chiave
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La natura è la chimica più abile che esista. E questa l’intuizione di Frances Arnold, scienziata che incarna l’anima Steam controcorrente per eccellenza: ingegnera meccanica e aerospaziale con dottorato in ingegneria chimica. Che poi precisa: la natura è abile, ma «in laboratorio si può agire sull’evoluzione diretta». E qui Arnold introduce il concetto della potenza degli enzimi, soluzioni capaci di attenuare la nostra impronta sul Pianeta.
Applicazioni ambientali e industriali
Laura Cipolla, insegna chimica organica applicata alle biotecnologie in Bicocca. Ai suoi studenti, il primo dettaglio che sottolinea è che «gli enzimi sono dei catalizzatori di origine biologica (biocatalizzatori), che possono essere utilizzati per effettuare trasformazioni chimiche di interesse industriale e ambientale».
Gli enzimi (dal greco «dentro (il) fermento») ci aiutano, dunque, in quel che chiamiamo “biorisanamento”. Ed è proprio in questo settore che i biotecnologi industriali (Cipolla è anche docente nel corso di studi in Biotecnologie Industriali di Milano-Bicocca) trovano un sicuro vantaggio competitivo. Tradotto: posti di lavoro.
L’utilizzo di enzimi per il trattamento e purificazione delle acque reflue è tra i settori con maggiore crescita: «Le stime indicano un valore di mercato globale che si aggira oggi intorno ai 600 miliardi di dollari – riferisce Cipolla - e si prevede un tasso composto medio di crescita annua di circa il 6 % per il prossimo decennio».
Su cosa dovremmo scommettere, quindi, ce lo indica ancora la docente di Bicocca: «Nel settore ambientale per il biorisanamento di aria, acqua e suolo in genere si fa affidamento all’utilizzo di microrganismi in grado di utilizzare l’ambiente e gli inquinanti come fonte di nutrimento, con conseguente degradazione e decontaminazione».
Gli interventi di bonifica
Tre miliardi di euro è l’attuale mercato delle bonifiche ambientali in Italia (secondo Remtech expo 2024) con forti stime di crescita nei prossimi anni visti i siti da decontaminare come fa notare Tatiana Stella, una laurea in Biocatalisi Applicata e un dottorato di ricerca in Scienze Ambientali conseguito all’estero, cofondatrice di M3r di cui è amministratrice unica. La stessa che sta lavorando sulla decontaminazione di un sito a Milano: conosciuto come la Foresta della Goccia.
«Cromatura di metalli, trattamento di pellame o dell’industria tessile, lavorazione di tessuti e legno, produzione di coloranti e pigmenti: molta l’industria italiana che non può più fare a meno di un biotecnologo industriale capace di ridurre l’impronta ambientale e raggiungere adeguatamente almeno lo Scope 1 - riprende la docente della Bicocca che da manuale spiega come - enzimi quali le laccasi e le perossidasi di origine microbica o vegetale sono usati per la decontaminazione e purificazione di suolo e acque reflue da sostanze cancerogene aromatiche, da idrocarburi aromatici policiclici (Pah) e da coloranti di origine sintetica». E poi ancora enzimi mangia plastica e microplastica che «potrebbe essere digerita da Pet-idrolasi».
Soluzioni basate sulla natura
A ogni problema la giusta soluzione, dunque partendo proprio dalle natural based solution. Cosimo Masini è il ceo di Dnd Biotech di Pisa e anche per lui l’approccio è quello di «mirare a potenziare quello che la natura già offre, individuando i migliori candidati per rimuovere un certo contaminante, e ingegnerizzando soluzioni e processi per ottimizzare l’uso dei preparati».
Masini fa un esempio: «In un recente progetto all’estero, su due milioni di metri cubi di acqua contaminata, abbiamo applicato un trattamento di biorisanamento volto all’eliminazione di ammonio, nitrati e coliformi totali in acque sotterranee contaminate a seguito di trattamento non idoneo di acque reflue. La strategia ha previsto il potenziamento dei processi microbici del ciclo dell’azoto per rimuovere ammoniaca e nitrati, e l’introduzione di una specie predatrice per eliminare i coliformi». Una volta selezionate le specie microbiche più adatte, sono state aggiunte colture batteriche predatrice di coliformi. «Per il progetto pilota e per il full scale abbiamo previsto l’utilizzo della nostra tecnologia di Bio-flushing, che prevede il recircolo delle nostre formulazioni biologiche in suoli saturi e non saturi e acque di falda, per migliorare e accelerare la degradazione dei contaminanti».
In realtà, anche noi tutti i giorni usiamo gli enzimi senza saperlo: “Le idrolasi – ci indica Cipolla ricordando che sono sette le classi di enzimi secondo la classificazione Enzyme Commission number -catalizzano reazioni di scissione mediate da acqua e trovano largo impiego, per esempio, nelle industrie dei detergenti».
Henkel è una di quelle aziende che nei suoi saponi per lavaggi usa una varietà di proteine – cellulasi - che permette di evitare la formazione di lanuggine e l’ingrigimento dei tessuti. Gli enzimi attivi a freddo, inoltre, aiutano a rimuovere le macchie già a basse temperature di lavaggio come 20 o 30 gradi. Le proteasi rimuovono lo sporco a base di proteine quali uova, sangue e latte. Zuccheri e amidi sono invece eliminati dalle amilasi.
«Le ossidoriduttasi – continua la docente della Bicocca - catalizzano reazioni di ossidazione e riduzione trasferendo elettroni da una molecola a un’altra tramite trasportatori, tra cui ossigeno e idrogeno. Le transferasi si occupano, invece, di mediare il trasferimento di gruppi di atomi da una molecola all’altra».