Un bioprocesso per trasformare il metano in materiale ecocompatibile
I materiali da imballaggio costituiti di polimeri a base petrolchimica sono difficili da eliminare dall’ambiente. «A seconda del tipo di polimero la decomposizione può richiedere decine, centinaia e persino migliaia di anni», osserva Pawel Stepniewski, membro del progetto Methanotrophy attivo presso l’impresa polacca Microbic. Per rispondere a questo problema, l’industria ha esaminato il potenziale insito nell’utilizzo di biopolimeri di origine naturale che, a differenza di quelli sintetici, possono essere facilmente scomposti dai microrganismi presenti nel suolo e si decompongono in composti come l’anidride carbonica e l’acqua. Un esempio interessante di ciò è il poli-3-idrossibutirrato (PHB), un biopolimero che ha già trovato ampia applicazione in ambito industriale, medico e farmaceutico.
Trasformare il metano in prodotti ecologici di alta qualità
Il progetto Methanotrophy, finanziato dall’UE e dall’industria, si è proposto di commercializzare una tecnica innovativa che potesse aiutare a trasformare il metano di scarto in prodotti ecologici di alta qualità, tra cui il PHB. Su una scala temporale di 100 anni, il metano è caratterizzato da un potenziale di riscaldamento globale 28 volte superiore a quello dell’anidride carbonica, mentre nell’arco di 20 anni risulta 84 volte più potente in tal senso. Al centro di questa biotecnologia si trovano i metanotrofi, batteri che utilizzano il metano come principale fonte di carbonio ed energia. «Un’importante caratteristica che distingue i metanotrofi dagli altri batteri è la loro capacità di ossidare il metano in metanolo come prodotto intermedio», spiega Stepniewski. «Numerosi studi si sono concentrati su questi batteri in virtù delle loro potenzialità in termini di estrazione del metano. La nostra ricerca sui batteri metanotrofi, condotta durante diversi anni, ha portato alla realizzazione di nuove scoperte sull’attività dei batteri metanotrofi.» In particolare, il progetto Methanotrophy si era proposto di verificare se alcune colture di batteri metanotrofi potessero essere utilizzate come biofiltri in grado di assorbire metano e produrre PHB su scala industriale, il che potrebbe contribuire a ridurre le emissioni di questo idrocarburo e a produrre una preziosa materia prima biodegradabile. «Il progetto si era proposto di sostenere la ricerca a lungo termine di Zofia Stepniewska, co-fondatrice di Microbic, e di convalidare la tecnologia e il modello di business su cui stiamo lavorando», spiega Stepniewski. «Inoltre, ci ha aiutato a costruire un bioreattore per batteri metanotrofi inteso alla produzione, ad esempio, di PHB.»
Coltivare batteri metanotrofi con efficacia
L’acquisto di un bioreattore ha permesso al team del progetto di coltivare batteri metanotrofi e di controllare le condizioni di produzione. La sperimentazione della coltivazione di batteri metanotrofi in un bioreattore ha consentito di incrementare notevolmente le conoscenze in merito alle modalità di produzione efficiente di PHB, nonché alle tipologie di tali batteri da raccogliere. «Abbiamo scoperto che i batteri metanotrofi si moltiplicano in maniera soddisfacente in determinate condizioni e assorbono efficacemente il metano», aggiunge Stepniewski. «Questo lavoro è stato realizzato grazie ai fondi ottenuti e alla qualità della ricerca che abbiamo potuto condurre.» Il team ha inoltre analizzato le esigenze dei potenziali clienti per quanto concerne il PHB, le tecnologie di produzione a disposizione e le dimensioni del mercato, elaborando piani aziendali per l’ulteriore sviluppo dell’azienda spin-off e in vista dell’obiettivo di compiere passi in avanti verso la commercializzazione. Il progetto è stato finanziato dal programma Women TechEU, che sostiene le start-up ad alta tecnologia in fase iniziale guidate da donne.
Potenziali applicazioni nei campi della medicina e della tecnologia
Tra i prossimi passi da compiere figurano l’ottimizzazione dell’estrazione e della granulazione del PHB, fasi che risulteranno fondamentali per immettere la tecnica sul mercato. «Abbiamo dimostrato che i batteri metanotrofi possono essere utilizzati allo scopo di gestire il metano di scarto», osserva Stepniewski. «Per garantire la redditività di questo metodo, tuttavia, saranno necessarie altre fasi di ricerca: dobbiamo prendere in considerazione il valore ambientale delle bioplastiche come il PHB, nonché la loro biodegradabilità, ed esaminare in modo più approfondito le potenziali applicazioni nei campi della medicina e della tecnologia.»
Parole chiave
Methanotrophy, bioprocesso, metano, rifiuti, imballaggio, polimero, ecologico
