Batteri che trasformano la CO₂ in proteine: quando il cibo nasce dall’aria

Trasformare l’anidride carbonica in una polvere ricca di proteine, utilizzabile per nutrire animali e in futuro anche l’uomo, non è più un’idea futuristica. È il risultato concreto di una nuova tecnologia biotecnologica sviluppata da un gruppo di ricercatori cinesi, capace di convertire gas serra in una risorsa alimentare ad alto valore.

Il sistema utilizza CO₂, acqua ed elettricità da fonti rinnovabili per produrre proteine monocellulari attraverso l’azione coordinata di specifici batteri. Il processo avviene in un circuito chiuso, dove nulla viene sprecato: l’acqua viene continuamente riutilizzata e ogni atomo di carbonio trova una nuova funzione.

Un processo efficiente che imita l’economia circolare

Il risultato finale è una biomassa con una concentrazione proteica pari al 74% del peso secco, ottenuta con un impatto ambientale molto inferiore rispetto alle fonti proteiche tradizionali. Questa tecnologia rappresenta un passo concreto verso un’economia circolare del carbonio, in cui le emissioni non vengono solo ridotte, ma trasformate in risorse utili.

Il sistema integra due fasi distinte ma strettamente collegate: una prima fase anaerobica in cui la CO₂ viene convertita in acetato e una seconda fase aerobica in cui questo composto viene trasformato in biomassa proteica.

Due microrganismi, un’unica “fabbrica biologica”

Alla base del processo c’è la collaborazione tra due batteri con funzioni complementari.
Il primo, Acetobacterium, opera in assenza di ossigeno ed è in grado di utilizzare elettricità per trasformare l’anidride carbonica in acetato, una molecola semplice ma energeticamente ricca.

Il secondo microrganismo, Alcaligenes, vive invece in presenza di ossigeno e utilizza l’acetato come nutrimento per crescere e produrre cellule ricche di proteine. I due reattori sono collegati in un sistema di ricircolo continuo: il liquido passa dal primo al secondo e poi ritorna indietro, pronto a ricevere nuova CO₂.

Questo ciclo chiuso elimina la produzione di rifiuti e impedisce l’accumulo di acetato, che in alte concentrazioni potrebbe bloccare il processo.

Superare i limiti della biosintesi tradizionale

In passato, l’elettrosintesi microbica si è scontrata con un problema chiave: l’acetato, prodotto finale della conversione della CO₂, ha un basso valore commerciale ed è costoso da purificare.

La nuova strategia risolve il problema alla radice. L’acetato non viene mai estratto, ma viene consumato immediatamente dal secondo batterio e trasformato in proteine. Questo evita effetti tossici, migliora la stabilità del sistema e consente un funzionamento continuo ed efficiente nel tempo.

Una proteina di qualità superiore alle fonti tradizionali

I dati sperimentali mostrano risultati notevoli. La biomassa prodotta raggiunge 17,4 grammi per litro, con una produttività media di 1,5 grammi al giorno. La qualità nutrizionale è particolarmente elevata: il contenuto proteico supera quello della farina di soia (48%) e persino quello della farina di pesce (68%).

Il profilo amminoacidico risulta molto bilanciato, con concentrazioni elevate di arginina, un nutriente fondamentale per l’allevamento di pesci e crostacei. Le uniche carenze riguardano metionina e cisteina, facilmente integrabili modificando il terreno di coltura.

Un vantaggio ambientale concreto

Dal punto di vista ambientale, il sistema offre numerosi benefici. Il ricircolo del mezzo di coltura riduce quasi completamente le acque reflue e consente di recuperare sali minerali, vitamine e anidride carbonica disciolta.

Non è necessario sterilizzare il terreno di coltura né purificare i gas in ingresso, riducendo ulteriormente i costi energetici. L’idrogeno richiesto dal processo viene prodotto direttamente nel reattore sotto forma di microbolle, migliorando l’efficienza e riducendo i rischi. Il tutto avviene a temperatura ambiente, con elettricità che può provenire da fonti rinnovabili come solare ed eolico.

Applicazioni attuali: mangimi sostenibili

Al momento, queste proteine non sono destinate direttamente al consumo umano. Le proteine monocellulari contengono infatti elevate quantità di acidi nucleici, che possono aumentare l’acido urico nell’organismo.

Per questo motivo, trovano già applicazione nei mangimi per pesci, pollame e vitelli, specie caratterizzate da cicli di crescita rapidi. Con un semplice trattamento enzimatico, però, il contenuto di acidi nucleici potrebbe essere ridotto sotto la soglia del 2%, rendendo questa proteina adatta anche all’alimentazione umana.

Dalla CO₂ al cibo: un nuovo orizzonte per la bioeconomia

Questa tecnologia dimostra che l’anidride carbonica può smettere di essere solo un problema ambientale e diventare una materia prima preziosa. Utilizzando i batteri come vere e proprie fabbriche biologiche, lo stesso approccio potrebbe essere esteso alla produzione di biocarburanti, plastiche biodegradabili o composti chimici ad alto valore.

In un contesto globale che richiede la riduzione delle emissioni e alternative sostenibili alla soia e alle proteine tradizionali, la trasformazione della CO₂ in cibo, energia e materiali apre scenari concreti. Non attraverso processi industriali aggressivi, ma grazie alla precisione silenziosa e straordinariamente efficiente della vita microscopica.