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Trasformare i rifiuti di plastica in biscotti commestibili sembra una provocazione, e invece è quello che un gruppo di ricercatori della Southern Illinois University Carbondale sta facendo davvero, con il sostegno della NASA. Il meccanismo passa da lieviti geneticamente modificati, capaci di prendere le molecole ricavate da bottiglie di PET e scarti agricoli e rimetterle insieme sotto forma di proteine, grassi, vitamine e aromi. Il risultato finale sono piccoli biscotti stampati in 3D, battezzati µBites (si pronuncia “microbites”), pensati per luoghi dove il cibo scarseggia: zone colpite da disastri, sottomarini, missioni spaziali di lunga durata.
I risultati sono stati presentati al congresso autunnale dell’American Chemical Society, al McCormick Place, durante il simposio dedicato alla ricerca in biochimica e biologia chimica. L’idea di partenza, spiega il professore associato Lahiru Jayakody, nasce da un ragionamento quasi banale nella sua linearità: la plastica è carbonio, il cibo è carbonio. Il gruppo lavorava su tecnologie di upcycling della plastica per ottenere prodotti di maggior valore, e a un certo punto si è chiesto perché non puntare direttamente al cibo.
Il PET spezzato e i lieviti che rimontano i pezzi
Il bersaglio principale è il polietilene tereftalato, il PET delle bottiglie di acqua e bibite. Contiene molecole ricche di carbonio che, una volta smontate, possono essere ricostruite in composti utili, comprese le basi di partenza per arrivare alle proteine. Un lavoro che si potrebbe fare anche con reazioni chimiche e solventi di laboratorio, ma il team di Carbondale ha preferito affidarsi ai microrganismi, che certe trasformazioni complesse le sanno già fare per conto loro. “I microbi sono molto intelligenti, quindi stiamo usando le loro caratteristiche per risolvere i problemi che abbiamo creato noi”, osserva Jayakody.
Prima però il materiale va reso digeribile, in senso letterale. PET, steli e foglie di mais scartati e altra biomassa vengono trattati con una tecnica proprietaria chiamata dissoluzione idrotermale ossidativa, messa a punto dal professore di geologia Ken Anderson: acqua e ossigeno ad alta temperatura e pressione spezzano materiali altrimenti ostici in composti accessibili ai microbi. Da lì in poi tocca ai lieviti, tra cui il comune lievito di birra, riprogrammati per convertire quelle molecole in proteine, grassi e acidi. Usare microrganismi come piccole fabbriche non è una novità assoluta. L’insulina, un tempo estratta dal pancreas degli animali, oggi si produce proprio così. Jayakody e la dottoranda Sandhya Jayasekara hanno applicato lo stesso principio alla spazzatura.
Come nascono i biscotti stampati in 3D
Gli ingredienti ottenuti dai lieviti vengono mescolati con fibre, amido e dolcificante, poi l’impasto finisce in una stampante 3D che dà forma ai biscotti proteici. I dati disponibili indicano che i µBites sono sicuri da mangiare, anche se i test formali sul gusto sono ancora fermi in attesa dell’approvazione istituzionale. Per ora i volontari hanno potuto giudicarli solo dall’odore, e la maggior parte si è detta disposta a mangiarli in situazioni di scarsità di risorse alimentari.
Il passo successivo riguarda l’appetibilità per chi, invece, ha alternative. Jayasekara ha sviluppato ceppi di lievito capaci di produrre ulteriori ingredienti: il lievito di birra ora genera aroma di vaniglia partendo dalla biomassa vegetale, mentre un altro ceppo sfrutta il glicole etilenico ricavato dal PET per produrre beta carotene, che l’organismo converte in vitamina A. “Stiamo usando i microbi per rendere il biscotto un prodotto più attraente e più adatto al consumatore”, spiega la ricercatrice.
L’obiettivo dichiarato è arrivare a far produrre ai microbi anche amido, fibre e dolcificante, oggi aggiunti a parte. Jayakody spera che i biscotti possano essere pronti per il consumo pubblico entro pochi anni, con applicazioni particolarmente interessanti dove trasportare grandi quantità di cibo è complicato: sottomarini, aree colpite da catastrofi, un giorno insediamenti umani sulla Luna o su Marte. Sul fronte terrestre, il ricercatore ricorda che la domanda globale di cibo dovrebbe crescere tra il 35 e il 56% entro il 2050, con circa il 30% della popolazione mondiale a rischio fame, e che la risposta, a suo avviso, passa dai microbi. La ricerca è stata finanziata dalla NASA Deep Space Food Challenge e da un finanziamento CAREER della National Science Foundation.
