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Un batterio ci salverà dal petrolio

Il fine è salvare l'umanità
dall'inquinamento e dall'effetto serra. Il mezzo è l'ingegneria
genetica: inventare un microrganismo capace di sintetizzare
combustibili alternativi al petrolio. La gara è aperta e affollata
di concorrenti. Sulla strada del successo finale, Frances Arnold e
James Liao sono in pole position. Il presidente Barack Obama in
persona ha insignito la Arnold, che insegna al Caltech, della
National Medal for Technology and Innovation. E
James Liao, professore all'University of California Los Angeles, è
stato chiamato a far parte della prestigiosa National Academy of
Engineering.

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L'obiettivo di Frances Arnold e James
Liao è lo stesso di tanti altri colleghi, come Jay Keasling o Greg
Stephanopoulos, già intervistati su queste pagine: arrivare a un
biocombustibile dotato della stessa densità energetica del petrolio
e altrettanto competitivo, senza fare concorrenza alle colture
alimentari. In pratica, si tratta di utilizzare materiali legnosi di
scarto, per produrre un surrogato degli idrocarburi, capace di
immettersi nei normali circuiti di distribuzione, di alimentare i
motori già oggi presenti sul mercato e di fungere da sistema di
accumulo per le fonti rinnovabili di energia meglio delle attuali
batterie. La pietra filosofale dell'energia potrebbe essere un
"superbatterio" modificato geneticamente, per renderlo in
grado di metabolizzare la cellulosa e di sintetizzare biocarburanti
cellulosici, accorciando considerevolmente i tempi e tagliando i
costi del processo di fermentazione di questi materiali,
universalmente diffusi ma difficili da "digerire". Il
superamento della naturale resistenza della cellulosa alla
fermentazione rappresenta "una delle sfide più impegnative nel
campo della modificazione genetica delle proteine", commenta
Arnold. "Questo premio riconosce la tecnologia di base che
abbiamo sviluppato nel corso degli anni, ma soprattutto
l'applicazione dell'evoluzione diretta per produrre effetti che
attualmente otteniamo solo dagli idrocarburi non rinnovabili".

La tecnica dell'evoluzione diretta
prevede la creazione di numerose variazioni di geni, che codificano
specifiche proteine. I geni modificati vengono inseriti in
microrganismi che producono a getto continuo le nuove proteine, da
selezionare poi per ottenere particolari caratteristiche. La sua
ultima strategia è un approccio computazionale, che permette di
identificare rapidamente migliaia di nuove sequenze proteiche,
aumentando le possibilità di creare molecole funzionali con nuove
proprietà utili. Arnold sta utilizzando questa tecnica per creare
librerie contenenti migliaia di nuovi geni della cellulasi, la
complessa famiglia di enzimi che lavorano insieme per la scissione
della cellulosa.

James Liao, direttore del dipartimento
d'ingegneria chimica e biomolecolare dell'Ucla, ha collaborato con
Arnold, dopo aver modificato geneticamente alcuni Escherichia coli
per convertire efficacemente lo zucchero in butanolo, un carburante a
valore energetico più alto dell'etanolo. Arnold vorrebbe incorporare
i nuovi enzimi nei batteri produttori di butanolo di Liao, che ha
autorizzato la Gevo, una start up fondata da Arnold, a utilizzare la
sua tecnologia, per la produzione di biocarburanti avanzati, incluso
il butanolo. Ma ora Liao è andato oltre, cercando di convertire
direttamente in combustibile liquido l'energia elettrica prodotta da
un pannello solare, sempre con l'aiuto di un batterio, la Ralstonia
eutropha. Il metodo, definito "electrofuel" dall'agenzia
federale Arpa-e, che lo sta finanziando con un grant di oltre 4
milioni di dollari, è già a uno stadio avanzato. Il bioreattore di
Liao contiene acqua, anidride carbonica e Ralstonia: immettendo
l'energia del sole, si sviluppa acido formico, di cui la Ralstonia si
nutre, emettendo butanolo. In pratica, il superbatterio di Liao
consuma elettricità e CO2 per produrre biocarburante. Sarebbe la
quadratura del cerchio.