Una semplice briciola di pane potrebbe contribuire a rivoluzionare uno dei processi più importanti dell’industria chimica moderna. Un nuovo studio condotto da ricercatori della University of Edinburgh dimostra che gli scarti di pane possono essere utilizzati per produrre idrogeno biologico, sostituendo quello derivato da combustibili fossili in una reazione chiave: l’idrogenazione. I risultati, pubblicati sulla rivista scientifica Nature Chemistry, indicano che questo metodo potrebbe aprire la strada a una produzione industriale basata su materie prime rinnovabili e di scarto, con un impatto ambientale addirittura negativo in termini di emissioni di carbonio.
Una reazione fondamentale dell’industria
L’idrogenazione è un pilastro della produzione chimica globale. Viene utilizzata per trasformare oli vegetali liquidi in grassi solidi più stabili nell’industria alimentare e, più in generale, per sintetizzare farmaci, combustibili, plastiche e altri materiali di uso quotidiano.
Oggi però questa reazione dipende quasi completamente dall’idrogeno gassoso prodotto da fonti fossili. La sua produzione e il suo utilizzo richiedono condizioni energeticamente costose: temperature di centinaia di gradi Celsius e pressioni estremamente elevate. Inoltre, i processi industriali si basano su catalizzatori metallici come nichel, palladio o platino.
Batteri e scarti di pane: la nuova ricetta
Il gruppo di ricerca guidato dal chimico delle biotecnologie Stephen Wallace ha sviluppato un sistema “one-pot”, cioè un processo che avviene in un unico contenitore. Gli scienziati hanno alimentato un comune ceppo di laboratorio di E. coli con zuccheri estratti da pane avanzato e coltivato i batteri in assenza di ossigeno. In queste condizioni i microrganismi producono naturalmente idrogeno.
A quel punto i ricercatori hanno aggiunto alla stessa miscela una piccola quantità di catalizzatore al palladio e la molecola da trasformare. L’idrogeno generato dai batteri è risultato sufficiente per avviare la reazione di idrogenazione in condizioni molto più miti: quasi a temperatura ambiente e senza bisogno di idrogeno esterno o combustibili fossili.
L’intero processo avviene in un contenitore sigillato e con un consumo energetico ridotto rispetto ai metodi industriali tradizionali.
Un processo carbon-negative
L’analisi dettagliata dello studio mostra che il sistema può diventare carbon-negative quando si utilizza pane di scarto. In altre parole, l’insieme del processo rimuove più gas serra di quanti ne produca. Ciò avviene perché si evita l’uso di idrogeno derivato da combustibili fossili e si sottrae rifiuto alimentare alla discarica o all’incenerimento.
Il risultato dimostra che cellule viventi possono fornire direttamente l’idrogeno necessario a processi industriali cruciali, sfruttando materiali di scarto come materia prima.
Verso una manifattura chimica più verde
Il team di ricerca prevede ora di ampliare la tecnologia a un numero maggiore di prodotti industriali e di studiare nuovi microrganismi capaci, in futuro, di eliminare anche la necessità di catalizzatori metallici.
Il progetto è stato sostenuto da diversi enti di ricerca e innovazione, tra cui UK Research and Innovation, European Research Council, Industrial Biotechnology Innovation Centre e High-Value Biorenewables Network.
Tecniche di ingegneria biologica sostenibile come questa potrebbero favorire una vera rivoluzione verde nella produzione industriale.
Anche il settore biotech guarda con interesse a queste prospettive: le biotecnologie avanzate potrebbero trasformare i processi industriali e contribuire a costruire un futuro più sostenibile.
Se confermata su scala industriale, l’idea secondo cui semplici scarti alimentari possano alimentare reazioni chimiche fondamentali potrebbe segnare un passo importante verso un’economia circolare e una chimica davvero a basse emissioni.