Oristano 5 dicembre 2020
Cari amici,
Un team di ricercatori dell’Università
di Bristol e dell’Harbin Institute of Technology in Cina (scienziati della Gran
Bretagna e della Cina) sono riusciti a costruire delle microscopiche “fabbriche
microbiche” utilizzando cellule di alghe che, inserite in goccioline
d’acqua zuccherata, attraverso la fotosintesi producono idrogeno invece di
ossigeno, quando esposte alla luce solare e in ambiente aerobico. La scoperta
ha dello straordinario, in quanto le cellule delle alghe fissano l'anidride
carbonica e producono di norma ossigeno mediante la fotosintesi. Lo studio svolto
da questo team, invece, ha utilizzato queste “micro-fabbriche” piene di microscopiche
cellule di alghe vive, per generare idrogeno!
L'idrogeno, come ben
sappiamo, è qualcosa di molto importante, visti gli usi possibili come fonte di
energia, per cui la scoperta ha veramente dello straordinario, in quanto
produrre con i sistemi noti l’idrogeno ha dei costi ancora stratosferici, perché la sua produzione necessita di quantità enormi di energia. La ricerca,
che appare già come una scommessa vinta, sarebbe ottimale per la produzione dell’energia
necessaria nel futuro, tanto che è stata pubblicata sull’importante rivista
Nature Communications. Una volta iniziata la produzione a livello industriale, questa
scoperta si dimostrerebbe come un’alternativa verde molto importante, che potrebbe
fornire un importante passo in avanti per le necessità energetiche del futuro.
Il gruppo di ricerca, con
grande intuizione, ha pensato di 'arruolare' le alghe che, normalmente,
attraverso la fotosintesi, in presenza della luce del sole assorbono l'anidride
carbonica e producono ossigeno, ma modificando il loro percorso, dirottato
dalla produzione di ossigeno a quella di idrogeno. Per farlo i ricercatori
hanno utilizzato goccioline di zucchero che hanno riempito di alghe
unicellulari: l'alta densità di queste cellule nelle goccioline ha fatto
abbassare i livelli di ossigeno a un punto tale da attivare speciali enzimi
chiamati idrogenasi che hanno così dirottato il normale percorso fotosintetico
inducendolo a produrre idrogeno.
Inoltre, per aumentare il
livello di produzione dell'idrogeno, i ricercatori hanno rivestito i
micro-reattori viventi con un sottile guscio di batteri, che sono stati in
grado di consumare e quindi di eliminare ulteriormente l'ossigeno e di
conseguenza intensificare l'attività di produzione di ossigeno. Secondo il
professor Stephen Mann, dell'università di Bristol, "L'uso di
semplici goccioline come vettori per il controllo dell'organizzazione delle
cellule algali e della fotosintesi offre un approccio rispettoso dell'ambiente
alla produzione di idrogeno che spero possa svilupparsi ulteriormente nelle
nostre ricerche future".
Il team (composto dal
professor Stephen Mann e dal dottor Mei Li della School of Chemistry di Bristol
insieme al professor Xin Huang e ai colleghi dell'Harbin Institute of
Technology in Cina), ha intrappolato circa diecimila cellule algali in ciascuna
gocciolina, che sono state poi ammassate insieme per compressione osmotica. Le
cellule, così compresse, hanno subito evidenziato un calo dei livelli di
ossigeno, tale da attivare degli enzimi (idrogenasi) che hanno letteralmente
dirottato il percorso fotosintetico da quello “normale”, cioè la produzione di
ossigeno, a quello a base di idrogeno. In questo modo, circa un quarto di
milione di “fabbriche microbiche” capaci di produrre idrogeno, ognuna di un
decimo di millimetro, possono essere condensate in un millilitro d'acqua.
Il professor Xin Huang
dell'Harbin Institute of Technology ha aggiunto: "La nostra
metodologia è facile e dovrebbe essere in grado di utilizzare volumi più grandi
senza compromettere la vitalità delle cellule algali viventi. Sembra anche un
procedimento flessibile; ad esempio, abbiamo recentemente catturato un gran
numero di cellule di lievito nelle goccioline e abbiamo utilizzato i reattori
microbici per la produzione di etanolo".
Cari amici, l'idrogeno è
potenzialmente un carburante a zero impatto dal punto di vista
climatico, che offre molti possibili usi come futura fonte di energia. Questa
scoperta, sebbene ancora in una fase iniziale, rappresenta un importante passo
verso lo sviluppo di energia verde fotobiologica in condizioni aerobiche
naturali. Sfruttare la potenza della fotosintesi per produrre bioidrogeno dalla
alghe in vivo, è diventato l’obiettivo primario degli scienziati anche in altri
centri di ricerca sparsi per il mondo, come quelli del Center for Bioenergy,
presso l’Arizona State University (USA). Anche qui i ricercatori hanno messo
mano ad una delle strutture fondamentali del processo fotosintetico, in maniera
tale da trasformare i microrganismi algali in bio-fabbriche ad alta efficienza.
Amici il futuro vedrà cambiamenti davvero epocali! E i segreti per il cambiamento saranno trovati proprio all’interno dei nostri mari…
A domani.
Mario
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