Funghi comuni capaci di eliminare i residui farmaceutici dai fanghi di depurazione
Un gruppo di ricercatori della Johns Hopkins University ha condotto test approfonditi per capire se certi funghi del legno fossero in grado di degradare i residui di farmaci presenti nei fanghi di depurazione, prima che questi vengano impiegati come fertilizzante nei campi agricoli. I risultati si sono rivelati sorprendentemente incoraggianti.
Gli antidepressivi moderni e altri psicofarmaci sono formulati per agire a lungo nell’organismo e produrre effetti intensi sul cervello. Una volta parzialmente eliminati, finiscono nelle fognature. A questo si aggiunge il fatto che molte persone gettano ancora nel water le compresse inutilizzate. Gli impianti di depurazione rimuovono la maggior parte delle impurità, ma non sempre riescono a neutralizzare completamente i principi attivi dei medicinali.
Cosa sono i biosolidi e perché rappresentano un problema ambientale
Dopo il processo di depurazione rimane un materiale denso e ricco di nutrienti, chiamato biosolido, ovvero il fango trattato. Negli Stati Uniti e in numerosi altri paesi viene utilizzato come ammendante agricolo e fertilizzante del suolo. Insieme ad esso, tuttavia, possono arrivare nei campi tracce di farmaci, tra cui antidepressivi e ansiolitici.
Diversi studi suggeriscono che anche dosi minime di composti farmaceutici nell’ambiente possano alterare il comportamento di organismi acquatici e del suolo, con potenziali ripercussioni anche sulla salute umana. Sebbene non esistano ancora prove definitive che tali concentrazioni danneggino chi consuma alimenti coltivati su terreni fertilizzati con biosolidi, gli esperti sottolineano che molte di queste sostanze si degradano con estrema difficoltà e persistono nell’ambiente per lungo tempo.
Come i funghi della carie bianca degradano i materiali più resistenti in natura
Il gruppo di ricerca si è rivolto a organismi che da milioni di anni affrontano uno dei materiali più tenaci esistenti in natura: il legno. Si tratta dei cosiddetti funghi della carie bianca, rinomati per la loro capacità di degradare la lignina, ovvero il composto che conferisce al legno la sua straordinaria resistenza strutturale.
A differenza della maggior parte dei batteri, questi funghi rilasciano nell’ambiente circostante enzimi potenti e poco selettivi. Non puntano a una singola molecola bersaglio, ma attaccano un ampio spettro di composti organici complessi, spezzandoli in frammenti più piccoli e generalmente più facili da smaltire.
I ricercatori hanno concentrato l’attenzione su due specie molto diffuse. Il Pleurotus ostreatus, noto come fungo ostrica o pleurotus, è facilmente reperibile anche nei negozi italiani. Il Trametes versicolor, invece, è un fungo colorato a forma di cappello che cresce sui tronchi degli alberi, comunemente chiamato fungo della farfalla o coda di tacchino. Entrambe le specie sono ben studiate, facilmente coltivabili e già impiegate da anni in svariati esperimenti ambientali.
I ricercatori della Johns Hopkins University hanno prelevato biosolidi da un impianto urbano di depurazione e li hanno contaminati artificialmente con nove farmaci attivi sul sistema nervoso centrale, tra cui antidepressivi molto diffusi come il citalopram e il trazodone.
Come si è svolto l’esperimento con i fanghi di depurazione
Il materiale così preparato è diventato il substrato su cui far crescere il micelio del pleurotus e del Trametes versicolor. I funghi hanno avuto un periodo massimo di sessanta giorni per colonizzare il fango. Nel corso di questo lasso di tempo, i ricercatori hanno misurato regolarmente la quantità di principi attivi ancora presenti nei campioni.
I dati raccolti hanno dimostrato che entrambe le specie sono riuscite a degradare la maggior parte dei farmaci testati, con concentrazioni scese quasi a zero in molti casi. Per confronto, sono stati condotti anche esperimenti in un classico mezzo liquido di laboratorio privo di biosolidi, così da verificare in che misura la presenza della miscela reale di impurità influenzasse l’efficacia della degradazione.
Al termine dei due mesi di attività del micelio, entrambe le specie avevano ridotto i livelli di otto dei nove composti monitorati. La percentuale di rimozione variava da circa il cinquanta percento fino alla quasi completa eliminazione del farmaco dai biosolidi. Il pleurotus si è dimostrato particolarmente efficace, riuscendo a “pulire” il campione in modo praticamente totale per alcuni farmaci.
Un dato particolarmente curioso è emerso durante l’analisi: in certi casi la degradazione dei farmaci avveniva più rapidamente in presenza di biosolidi che in una soluzione sintetica semplice. Questo indica che i test condotti esclusivamente in ambiente liquido non sempre rispecchiano il comportamento reale della tecnologia in un impianto di depurazione vero e proprio.
I funghi nascondono i farmaci o li degradano davvero?
I ricercatori hanno dedicato particolare attenzione a ciò che accade alle molecole farmaceutiche dopo il contatto con il micelio. La domanda fondamentale era: i funghi assorbono semplicemente i medicinali oppure li scompongono realmente in componenti meno pericolosi?
A fornire una risposta è stata la spettrometria di massa avanzata, una tecnica che permette di osservare come cambia nel tempo la composizione chimica dei campioni. Sono stati identificati oltre quaranta nuovi composti generati dall’azione degli enzimi fungini. In molti casi, le molecole dei farmaci venivano frammentate in porzioni più piccole oppure ossidate, ovvero arricchite con un atomo di ossigeno.
L’analisi della tossicità ha indicato che i prodotti della degradazione risultano generalmente meno pericolosi dei farmaci di partenza. Questo suggerisce una vera e propria detossificazione, e non un semplice spostamento del problema altrove. Per la valutazione preliminare della potenziale nocività di questi nuovi composti è stato utilizzato uno strumento chemioinformatico dell’EPA.
Il modello ha mostrato che la maggior parte dei prodotti di trasformazione dovrebbe risultare più sicura per gli organismi viventi rispetto ai principi attivi originali. Si tratta di un segnale molto importante per chi si occupa di politiche ambientali e pianifica le tecnologie di depurazione del futuro.
Cos’è la micoaugmentazione e come può aiutare gli impianti di depurazione
Nella letteratura scientifica si fa sempre più strada il termine micoaugmentazione, che indica l’introduzione mirata di funghi in ambienti contaminati per accelerare la degradazione di composti nocivi. Lo studio della Johns Hopkins University fornisce argomenti solidi a favore di questo approccio anche nel trattamento dei fanghi di depurazione.
I funghi della carie bianca presentano diversi vantaggi pratici rispetto alle costose tecnologie chimiche o ai filtri di ultima generazione:
- possono crescere su materiali solidi come i biosolidi senza richiedere infrastrutture complesse
- operano in condizioni piuttosto moderate, senza bisogno di alte temperature né pressioni elevate
- sono specie comuni in natura, ben studiate e poco costose da coltivare
- gli enzimi che producono sono capaci di degradare intere famiglie di composti, non una singola sostanza inquinante
- non necessitano di energia elettrica per i processi metabolici di base
- i prodotti della degradazione presentano una tossicità inferiore rispetto ai farmaci di origine
Dal punto di vista degli impianti di depurazione, l’idea di un modulo in cui i biosolidi vengano sottoposti a una sorta di “cura fungina” prima di essere trasportati nei campi risulta particolarmente attraente. Questa fase aggiuntiva potrebbe integrare i processi già esistenti e innalzare il livello complessivo di sicurezza ambientale.
Per i cittadini, questa storia ricorda che una compressa ingerita per dormire meglio o migliorare l’umore non svanisce senza lasciare traccia. Una parte raggiunge l’impianto di depurazione e da lì prosegue — in varie forme — verso l’ambiente circostante. Anche se le dosi reali sono minime, il consumo crescente di antidepressivi spinge i ricercatori a sviluppare metodi di depurazione sempre più sofisticati.
Le sfide che i funghi devono superare prima di entrare in uso su larga scala
Per quanto i risultati siano promettenti, la strada verso un’applicazione su scala industriale è ancora lunga. Occorre verificare, ad esempio, come i funghi si comportino di fronte all’intera “miscela” di impurità presenti nei fanghi reali provenienti da diversi impianti, e non soltanto con nove farmaci selezionati in laboratorio.
Un altro nodo critico riguarda il mantenimento dell’equilibrio biologico. Negli impianti di grandi dimensioni, i biosolidi ospitano abbondanti colonie di batteri e altri microrganismi che potrebbero entrare in competizione con il micelio per lo spazio e i nutrienti disponibili. Sarà inoltre indispensabile accertare che i prodotti di trasformazione dei composti farmaceutici non si accumulino nel suolo o nelle acque in modo indesiderato nel lungo periodo.
Per gli agricoltori che utilizzano i biosolidi, questo tipo di “pretrattamento fungino” potrebbe diventare in futuro una garanzia concreta di impiegare un fertilizzante con un minor carico chimico residuo. Per i gestori degli impianti di depurazione, rappresenterebbe un modo per rispettare normative sempre più severe sui microinquinanti senza dover affrontare investimenti enormi in tecnologie avanzate a membrana.
Rimane infine una considerazione interessante. Gli stessi enzimi che permettono ai funghi di attaccare la lignina e gli psicofarmaci potrebbero rivelarsi utili anche nella degradazione di altri inquinanti persistenti, come i pesticidi o certi componenti dei prodotti cosmetici. Se ulteriori ricerche confermeranno l’efficacia di questo approccio, il pleurotus e i suoi “parenti” fungini potrebbero diventare un elemento fisso della gestione moderna delle acque reflue.
