Ricostruzione di genomi microbici dall’ambiente
Le comunità microbiche sono ovunque, dall’ambiente al nostro corpo. I microbiomi umani e ambientali sono diversi e svolgono una serie di ruoli chiave nella salute umana e nel funzionamento di ecosistemi sani. Grazie al recente avvento della metagenomica, una tecnologia di sequenziamento del DNA efficiente ed economica, la nostra conoscenza di queste comunità è cresciuta in modo significativo negli ultimi anni. In effetti, il ritmo della ricerca sul microbioma ha subito un’accelerazione (per saperne di più, si veda questo recente episodio del podcast CORDIScovery, «Il meraviglioso mondo del microbioma intestinale»). I genomi assemblati con metagenomi (MAG) ricostruiti con queste tecniche sono estremamente preziosi per approfondire la comprensione delle diverse nicchie ecologiche dei microbi, che potrebbero avere un’ampia gamma di applicazioni in biotecnologia, medicina e persino nella scienza del clima. Tuttavia, la qualità dei MAG ricostruiti si basa su una tecnica nota come binning, in cui i gruppi di sequenze nucleotidiche di un organismo vengono collocati in contenitori a seconda della frequenza con cui compaiono nei diversi campioni. Se non ci sono molti campioni di un particolare organismo, il raggruppamento diventa più difficile e la ricostruzione è scarsa. Nel progetto Metagenome binning, finanziato dall’UE e intrapreso con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie(si apre in una nuova finestra), i ricercatori hanno cercato di affrontare queste sfide sviluppando un nuovo algoritmo per migliorare il binning in situazioni in cui i campioni sono scarsi. Il lavoro aiuterà gli scienziati a comprendere meglio i microbiomi umani e ambientali. «Un migliore binning porta a una migliore ricostruzione di genomi microbici di alta qualità da campioni ambientali, ad esempio dall’intestino umano», spiega Yazhini Arangasamy(si apre in una nuova finestra), borsista Marie-Curie presso il Max-Planck Institute for Multidisciplinary Sciences(si apre in una nuova finestra).
Materie prime combustibili più pulite
Oggi, la maggior parte dei SAF è prodotta attraverso il metodo degli esteri idrotrattati e degli acidi grassi (HEFA), un processo di raffinazione che converte oli vegetali, oli da cucina usati, grassi animali o altri rifiuti ricchi di lipidi in un combustibile chimicamente quasi identico al cherosene convenzionale per aerei. Purtroppo, però la fornitura di oli usati è limitata, costosa e spesso importata, con oltre la metà proveniente dalla Cina e dalla Malesia. Il progetto GAFT, finanziato dall’UE e sostenuto dal Consiglio europeo per l’innovazione, ha sviluppato un metodo completamente diverso per la produzione di materie prime per carburanti per l’aviazione utilizzando CO2, acqua ed elettricità rinnovabile. Marien de Jonge è il direttore scientifico e uno dei cofondatori di GAFT, l’azienda olandese omonima che conduce questa ricerca. Lo stesso spiega che l’obiettivo del progetto era quello di «sviluppare nuovi modi per produrre biocarburanti ed e-fuel che possano essere utilizzati per produrre SAF, principalmente creando materie prime lipidiche a catena lunga prodotte localmente e adatte al processo HEFA». Anziché dipendere dall’olio da cucina usato, tuttavia, la materia prima lipidica microbica pulita di GAFT sarà prodotta attraverso un processo unico che combina elettrochimica e fermentazione.
Una nuova via biologica ed elettrochimica verso i SAF
In un processo brevettato, CO2, acqua ed elettricità vengono utilizzate per produrre formiato di potassio, che viene poi convertito in acido formico. Parallelamente, un microrganismo non OGM in grado di fermentare varie materie prime viene utilizzato per produrre lipidi, tra cui i trigliceridi, precursori fondamentali per il carburante aeronautico . «Insieme, queste tecnologie contribuiscono a creare un percorso in cui l’elettricità rinnovabile e la CO2 catturata vengono trasformate nei componenti essenziali per la produzione di carburante sostenibile per l’aviazione», ha affermato de Jonge.
Verso una produzione locale e scalabile di carburante
Uno dei principali vantaggi dell’approccio GAFT è la possibilità di sostituire gli oli usati importati con materie prime locali e rinnovabili. De Jonge sottolinea che ciò apre le porte a «una catena di approvvigionamento SAF più scalabile e nazionale», contribuendo a liberare il settore dalla dipendenza da input HEFA limitati. Dal processo si ottiene anche un prezioso sottoprodotto. La biomassa residua è un materiale ricco di proteine che può essere utilizzato come ingrediente nei mangimi per acquacoltura, fornendo una valida alternativa sostenibile ai tradizionali mangimi a base di farina di pesce o soia.
Guardando al futuro
L’ampliamento rimane la sfida più grande, così come garantire gli investimenti. Le trattative stanno comunque procedendo e l’obiettivo a lungo termine è chiaro. «GAFT mira a creare una catena di approvvigionamento completamente scalabile, circolare e sostenibile per i SAF che si basi su lipidi microbici prodotti localmente ed elettricità rinnovabile piuttosto che su materie prime limitate e importate come l’olio da cucina usato», ha affermato de Jonge. Se avrà successo, questa tecnologia potrebbe ampliare la produzione di SAF, ridurre le emissioni e diminuire la dipendenza dell’aviazione dai combustibili fossili. E sebbene la strada da percorrere comporti sfide ingegneristiche, di investimento e normative, il team GAFT ritiene che il proprio modello indichi un futuro più resiliente per la produzione di carburante per l’aviazione.
