Funghi al posto della chimica: una scoperta che cambia le regole
Ricercatori della Johns Hopkins University hanno dimostrato che comuni funghi che crescono sul legno sono in grado di degradare i residui di farmaci presenti nei fanghi di depurazione, prima ancora che questi vengano sparsi sui campi come fertilizzante. I risultati potrebbero rivoluzionare il modo in cui pensiamo alla depurazione delle acque reflue.
I moderni farmaci psichiatrici sono progettati per agire in modo potente sul cervello e per persistere a lungo nell’organismo. Dopo l’eliminazione parziale, finiscono nella rete fognaria. Una parte delle compresse inutilizzate viene ancora gettata nel water. Negli impianti di depurazione la maggior parte degli inquinanti scompare, ma non tutte le sostanze attive dei farmaci vengono rimosse facilmente.
Dopo il trattamento rimane un materiale denso e ricco di nutrienti, i cosiddetti biosolidi, ovvero il fango di depurazione trattato. Negli Stati Uniti e in molti altri paesi viene utilizzato come ammendante del suolo. Insieme a esso, sui campi possono arrivare tracce di farmaci, compresi antidepressivi e ansiolitici.
Studi recenti suggeriscono che anche quantità minime di farmaci nell’ambiente possono influenzare il comportamento di animali acquatici e terrestri, con potenziali ricadute sulla salute umana. Le prove concrete che tali dosi danneggino chi consuma alimenti coltivati su terreni fertilizzati con biosolidi sono ancora scarse, ma gli scienziati sottolineano che molti di questi composti si degradano con difficoltà e persistono nell’ambiente a lungo.
Come i funghi della carie bianca funzionano come una fabbrica naturale di enzimi
Il team di ricerca ha puntato su organismi che da milioni di anni affrontano uno dei materiali più resistenti in natura: il legno. Si tratta dei cosiddetti funghi della carie bianca, celebri per la loro capacità di decomporre la lignina, il legante estremamente resistente del legno.
A differenza di molti batteri, questi funghi rilasciano nell’ambiente circostante enzimi potenti e poco selettivi. Non puntano a un singolo composto. Attaccano un’ampia gamma di molecole organiche complesse, scomponendole in frammenti più piccoli e generalmente più facili da degradare.
I ricercatori si sono concentrati su due specie ben note. La prima è il Pleurotus ostreatus, il comune fungo ostrica diffuso nei negozi di alimentari. La seconda è il Trametes versicolor, detto anche “coda di tacchino”, un fungo colorato a forma di mensola che cresce sui tronchi. Entrambe le specie sono ben documentate, facilmente reperibili e da tempo utilizzate in esperimenti ambientali.
Come si è svolto l’esperimento con i fanghi di depurazione
Il team della Johns Hopkins ha prelevato biosolidi da un impianto di depurazione urbano e li ha arricchiti con nove farmaci attivi sul sistema nervoso centrale, tra cui antidepressivi popolari come il citalopram e il trazodone.
Il materiale così preparato è diventato il substrato per la crescita del micelio del fungo ostrica e del Trametes versicolor. I ricercatori hanno lasciato crescere i funghi sui fanghi per un massimo di sessanta giorni, monitorando regolarmente la quantità di principi attivi ancora presenti nei campioni.
I risultati hanno mostrato che entrambe le specie hanno degradato la maggior parte dei farmaci testati, con concentrazioni calate quasi a zero in molti casi. Per confronto, sono stati condotti anche esperimenti in un classico mezzo liquido da laboratorio privo di biosolidi, per verificare come la presenza di un mix reale di inquinanti influenzi l’efficacia della degradazione.
I ricercatori hanno così dimostrato che i funghi sono in grado di operare non solo in condizioni controllate, ma anche in ambienti ricchi di microrganismi concorrenti e sostanze chimiche eterogenee. Questa scoperta è fondamentale per un eventuale utilizzo pratico su larga scala.
Quanto sono efficaci i funghi nell’eliminare i farmaci
Dopo due mesi di lavoro del micelio, entrambe le specie hanno ridotto i livelli di otto dei nove composti monitorati. Il range di rimozione oscillava da circa il cinquanta percento fino a una quasi totale eliminazione del farmaco dai biosolidi.
Il fungo ostrica si è dimostrato particolarmente efficace, portando alcuni campioni a livelli di purezza quasi totale. Un dato interessante: in alcuni casi la degradazione dei farmaci avveniva meglio in presenza di biosolidi rispetto a una semplice soluzione artificiale. Ciò segnala che i test condotti solo in ambiente liquido non rispecchiano sempre le prestazioni reali in un impianto di depurazione.
I ricercatori hanno inoltre rilevato che gli enzimi prodotti dai funghi non lavorano in modo selettivo. Al contrario, attaccano un’ampia gamma di molecole, il che significa un potenziale utilizzo per la rimozione simultanea di diverse tipologie di inquinanti. Questa caratteristica potrebbe ridurre significativamente i costi dell’intero processo.
I funghi degradano davvero i farmaci o li nascondono soltanto
I ricercatori hanno dedicato particolare attenzione a ciò che accade alle molecole dei farmaci dopo il contatto con il micelio. La domanda chiave era: i funghi assorbono i farmaci oppure li scompongono davvero in componenti meno nocivi?
La risposta è arrivata grazie alla spettrometria di massa avanzata, che consente di monitorare nel tempo le variazioni della composizione chimica dei campioni. I ricercatori hanno identificato oltre quaranta nuovi composti generati dall’azione degli enzimi fungini. In molti casi le molecole dei farmaci venivano spezzate in frammenti più piccoli oppure ossidate, cioè arricchite di un atomo di ossigeno.
L’analisi della tossicità indica che i prodotti di degradazione sono generalmente meno pericolosi dei farmaci di partenza, il che punta verso una vera detossificazione e non a un semplice spostamento del problema. Per valutare la potenziale nocività di questi nuovi composti è stato utilizzato uno strumento dell’EPA basato sulla chemioinformatica. Il modello ha mostrato che la maggior parte dei prodotti di trasformazione dovrebbe essere più sicura per gli organismi viventi rispetto alle sostanze attive originali.
Questo risultato è un segnale molto importante per chi si occupa di politica ambientale e di progettazione di nuove tecnologie di depurazione. Dimostra che la micoaugmentazione non è semplicemente uno spostamento del rischio in un’altra forma, ma una soluzione concreta.
Cosa significa la micoaugmentazione per il futuro degli impianti di depurazione
Nella letteratura scientifica compare sempre più spesso il termine micoaugmentazione: l’introduzione mirata di funghi in ambienti contaminati per accelerare la degradazione di composti nocivi. Lo studio della Johns Hopkins fornisce argomenti solidi a favore di questo approccio anche nel caso dei fanghi di depurazione.
I funghi della carie bianca presentano diversi vantaggi pratici rispetto alle costose tecnologie chimiche o ai filtri avanzati:
- possono crescere su materiali solidi come i biosolidi senza necessità di infrastrutture complesse
- operano in condizioni relativamente miti, senza alte temperature né pressioni elevate
- sono comuni in natura, ben studiati e poco costosi da coltivare
- gli enzimi che producono agiscono su intere categorie di composti anziché su un singolo inquinante
- non richiedono un apporto continuo di prodotti chimici né processi ad alto consumo energetico
- si integrano facilmente con le tecnologie di depurazione esistenti
- i prodotti di degradazione sono generalmente meno tossici delle sostanze di partenza
- l’intero processo è rispettoso dell’ambiente
Dal punto di vista dei gestori degli impianti di depurazione, appare molto attraente la visione di un modulo in cui i biosolidi vengano sottoposti a un trattamento fungino prima di essere portati in campo. Tale fase potrebbe integrare i processi esistenti e innalzare il livello complessivo di sicurezza ambientale.
Quali ostacoli si frappongono all’utilizzo pratico dei funghi negli impianti
Nonostante i risultati promettenti, la strada verso un’applicazione su larga scala è ancora lunga. Occorre verificare, ad esempio, come i funghi si comportino con l’intera miscela di inquinanti presenti nei fanghi reali provenienti da diversi impianti, e non solo con i nove farmaci del test.
Un altro problema riguarda il mantenimento dell’equilibrio biologico. Nelle installazioni di grandi dimensioni i biosolidi pullulano di batteri e altri microrganismi che possono competere con il micelio per spazio e nutrienti. È inoltre necessario assicurarsi che gli eventuali prodotti di trasformazione dei composti farmaceutici non si accumulino nel suolo o nelle acque in modo indesiderato nel lungo periodo.
I ricercatori della Johns Hopkins sottolineano tuttavia che queste sfide non sono insormontabili. Tecnologie analoghe di micorimedazione sono già operative in altri settori, ad esempio nel risanamento di suoli contaminati da idrocarburi o pesticidi. La chiave sarà ottimizzare le condizioni di crescita dei funghi direttamente nell’ambiente dell’impianto e trovare il giusto equilibrio tra velocità di trattamento ed efficacia di degradazione.
Cosa significa questa scoperta per ciascuno di noi
Per i cittadini delle aree urbane questa storia è un promemoria: una compressa ingerita per dormire meglio o migliorare l’umore non svanisce senza lasciare traccia. Una parte arriva all’impianto di depurazione e da lì, in forme diverse, si diffonde nell’ambiente. Anche se le dosi reali sono minime, la crescente diffusione degli antidepressivi spinge i ricercatori a cercare metodi di depurazione sempre più sofisticati.
Al tempo stesso, questa linea di ricerca dimostra che non tutti i problemi tecnologici richiedono apparati complicati. A volte è sufficiente comprendere a fondo gli organismi che da milioni di anni ripuliscono le foreste dai tronchi morti e trasferire il loro talento laddove produciamo i maggiori volumi di rifiuti. Per gli agricoltori che utilizzano i biosolidi, un simile pretrattamento fungino potrebbe in futuro rappresentare la garanzia di usare un fertilizzante con un carico chimico ridotto.
Per i gestori degli impianti di depurazione si tratta di un modo per rispettare norme sempre più severe sul microinquinamento, senza dover investire enormi risorse in tecnologie a membrana avanzate. Resta sullo sfondo un’ulteriore considerazione affascinante: gli stessi enzimi che aiutano i funghi ad attaccare la lignina e i farmaci psichiatrici potrebbero rivelarsi utili nella degradazione di altri inquinanti persistenti, come pesticidi o alcune componenti dei prodotti cosmetici. Se ulteriori studi confermeranno l’efficacia di questo approccio, il fungo ostrica e i suoi parenti potrebbero diventare elementi fissi della moderna gestione delle acque reflue.
