Nel 2020, la città di Losanna ha scoperto che gran parte del suo suolo era contaminato da diossine - molecole organiche clorurate - un inquinamento derivante principalmente da processi industriali che richiedono la combustione. In Svizzera, la maggior parte del suolo è contaminata da questi inquinanti organici o da metalli pesanti. Esistono metodi per bonificare il suolo, ma spesso sono costosi e complicati. Inoltre, comportano la scelta tra ripulire il suolo o mantenerlo anche solo leggermente contaminato.
Per anni, scienziati e aziende hanno lavorato a un approccio sostenibile per affrontare gli inquinanti organici: il biorisanamento. Questa tecnica prevede l’utilizzo di un processo che avviene in natura. I microrganismi che vivono nel suolo e nell’acqua, come i funghi e soprattutto i batteri, "mangiano" l’inquinamento presente nel loro ambiente, cioè lo usano per far funzionare il loro metabolismo centrale, per nutrirsi e riprodursi, e così facendo lo decompongono. "Proprio come quando mangiamo la pasta o un altro alimento amidaceo, il nostro corpo lo trasforma in glucosio, che le nostre cellule utilizzano per far funzionare il nostro organismo", spiega Christof Holliger, direttore del Laboratorio di Biotecnologie Ambientali dell’EPFL.
Il cloro nel menu
Questo è l’argomento su cui i ricercatori lavorano da anni, e più precisamente sui batteri in grado di degradare l’inquinamento da solventi clorurati, causato ad esempio dal lavaggio a secco. Questa è la causa principale dell’inquinamento del suolo e delle falde acquifere in Svizzera", spiega Christof Holliger. Ma esistono batteri molto specializzati, che abbiamo isolato e poi studiato, per capire il processo che li porta a utilizzare i composti clorurati per funzionare e a trasformarli in composti organici non più tossici". E se questi batteri riescono a farlo, è grazie alla produzione di... proteine.A seguito dello stretto contatto con i composti del cloro, questi batteri li hanno incorporati nel loro "menu quotidiano" e li utilizzano per la respirazione, proprio come noi utilizziamo l’ossigeno. In un processo chimico a più stadi noto come dehalorespirazione, questi batteri dehalorespiratori utilizzano componenti prodotti da altri batteri. La loro fonte di energia è l’idrogeno, prodotto da altri batteri come risultato della fermentazione di composti organici. Infine, la declorazione si ottiene utilizzando una proteina specifica, una dealogenasi riducente, un enzima che rompe il legame chimico carbonio-cloro dei componenti inquinanti, portando al disinquinamento.
Un’applicazione ancora limitata...
Ma se questo fenomeno si verifica naturalmente, non significa che i batteri possano ripulire qualsiasi superficie contaminata. Innanzitutto, la concentrazione dell’inquinante nel terreno deve essere relativamente alta. "Perché se è troppo bassa, entrerà in competizione con numerose altre molecole organiche, tutte possibili fonti di energia per i batteri", sottolinea Christof Holliger. Quindi i batteri non sceglieranno necessariamente di nutrirsi degli inquinanti, ma di altri componenti presenti.Inoltre, i batteri non lavorano da soli, ma in gruppo. Quindi non è un solo batterio che deve essere selezionato, lasciato riprodurre e lavorare, o addirittura migliorato in laboratorio prima di essere reimmesso nel terreno, ma un’intera comunità e catena di lavoro, ognuna delle quali utilizza il lavoro della precedente. Christof Holliger aggiunge che spesso i terreni sono anche inquinati da diverse sostanze, il che rende la situazione ancora più complicata.
... ma a volte efficace
Quando le condizioni sono adatte, il biorisanamento può essere utilizzato e può ridurre significativamente i livelli di inquinamento. Per farlo, gli scienziati raramente toccano i batteri presenti nel suolo o nelle acque sotterranee, ma si assicurano che siano in condizioni ottimali, cioè che abbiano tutti i componenti necessari per moltiplicarsi. "In un sito inquinato da idrocarburi, ad esempio, il suolo conterrà un’enorme quantità di carbonio. Il sito dovrà quindi essere arricchito con altri elementi, come azoto e fosforo, per creare le condizioni favorevoli alle piante.Il biorisanamento ha quindi i suoi limiti, ma è già stato utilizzato su larga scala, per il momento al di fuori della Svizzera, nel caso di inquinamento da idrocarburi o di falde acquifere inquinate. Alcuni esempi sono stati ampiamente pubblicizzati, come la fuoriuscita di petrolio della Exxon Valdez in Alaska, mentre altri hanno ricevuto una minore copertura mediatica, gestiti da aziende attive nel settore.
