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Metabolic engineering of Ustilago trichophora: an isotope-assisted metabolomics approach for the improvement of malate production from glycerol

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Comprendere il potenziale ruolo dei funghi nella produzione di biodiesel

Alcune nuove ricerche suggeriscono che i funghi della famiglia ustilaginacee possano svolgere un ruolo fondamentale nel considerare il biodiesel come alternativa sostenibile, e competitiva, ai combustibili fossili.

Salute

Nel tentativo globale di ridurre la dipendenza dai combustibili fossili, il biodiesel è emerso come un’alternativa economica, affidabile e sostenibile. Infatti, secondo l’Associazione mondiale di bioenergia (WBA, World Bioenergy Association), sono stati prodotti nel 2018 oltre 41 miliardi di litri di biodiesel. Tuttavia, a causa degli elevati costi di produzione, il biodiesel ha ancora molta strada da percorrere prima di poter competere con i combustibili diesel fossili. «Il problema consiste nel fatto che almeno il 10 % del prodotto finale generato dal tipico processo di produzione di biodiesel è un sottoprodotto di basso valore, noto come glicerina greggia», afferma An Phan, ricercatrice presso l’Istituto di microbiologia applicata, parte dell’Università RWTH di Aquisgrana. «Ciò di cui abbiamo bisogno sono soluzioni in grado di convertire tale glicerina greggia in un prodotto economicamente sostenibile.» Una potenziale soluzione consiste nell’uso delle ustilaginacee, un tipo di funghi che ha dimostrato la capacità di impiegare la glicerina greggia per produrre sostanze chimiche industriali. Grazie al sostegno del progetto Meta-Origami, finanziato dall’UE, Phan, borsista Marie Skłodowska-Curie, sta lavorando per comprendere meglio tale potenziale.

Importanti traguardi

Secondo Phan, i funghi delle ustilaginacee sono unici in quanto possono crescere in forma sia aploide che monocellulare, il che li rende notevolmente vantaggiosi ai fini delle applicazioni industriali. Si prenda come esempio l’Ustilago trichophora, una specie particolare di fungo ustilaginale. «Se riuscissimo a eliminare la quantità di carbonio persa durante la sua coltivazione, questa specie potrebbe rappresentare un candidato ideale per l’uso all’interno della produzione industriale di malato, un fattore chiave nella capacità di valorizzare la glicerina greggia», spiega Phan. Tuttavia, la sfida attuale consiste nel fatto che la rete metabolica e le sue funzioni non siano ancora state descritte per le specie di ustilaginacee: ma è qui che entra in gioco il progetto Meta-Origami. «Una delle principali motivazioni di questo progetto è stata quella di comprendere meglio il potenziale delle ustilaginacee nell’impiego di flussi di biomassa non alimentare o di rifiuti bioindustriali come substrato per la produzione di composti pertinenti a livello industriale», aggiunge Phan. Il progetto ha già ottenuto alcuni importati traguardi, molti dei quali hanno gettato nuova luce sull’uso di U. trichophora nella produzione di preziose sostanze chimiche dalla glicerina. Tra questi, ad esempio, figura l’istituzione di un quadro generale per il miglioramento del ceppo di U. trichophora attraverso approcci di metabolomica. All’interno di tale quadro, i ricercatori sono stati in grado di estrarre informazioni biochimiche fondamentali dai metaboliti intracellulari ed extracellulari e impiegarle per migliorare la produzione di malato. «I nostri risultati hanno posto l’utilizzo biotecnologico delle ustilaginacee sotto ai riflettori, il che promuoverà anche il trasferimento di conoscenze tra i paesi europei e in tutto il mondo», osserva Phan.

Contribuire a una società più sostenibile

Il biodiesel è una tecnologia implementativa cruciale per lo sviluppo industriale in Europa. Secondo la WBA, nel 2018 sono stati prodotti in Europa 15,7 miliardi di litri di biodiesel, ovvero il 37,5 % della produzione globale. Attraverso il miglioramento della produzione di acido malico, il progetto Meta-Origami conferisce valore all’industria europea di biodiesel, rendendo nel complesso la raffineria del biodiesel più competitiva a livello sia ecologico che economico. «La nostra idea relativa all’impiego di fonti non fossili e non alimentari avrà un impatto positivo sull’accettazione sociale del concetto e incoraggerà lo sviluppo di una vera e propria bioeconomia», conclude Phan. «Assieme, tali vantaggi scientifici, sociali, ambientali ed economici forniranno un contributo verso una società più sostenibile, con grandi opportunità per la conservazione e la creazione di occupazione e una minore dipendenza dai combustibili fossili.»

Parole chiave

Meta-Origami, funghi, biodiesel, combustibili fossili, sostenibile, bioenergia, diesel, glicerina graggia, sostanze chimiche industriali, bioeconomia

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