I residui di farmaci nei fanghi di depurazione: un problema sottovalutato
I residui di antidepressivi e altri medicinali provenienti dagli impianti di depurazione finiscono nei campi agricoli insieme al fertilizzante. Ricercatori della Johns Hopkins University hanno però individuato una soluzione sorprendente: comuni funghi che attaccano il legno sono in grado di degradare queste sostanze farmaceutiche prima che raggiungano il suolo.
Antidepressivi e altre sostanze psicotrope sono progettati per agire nel cervello umano, non nel terreno. Dopo l’assunzione di una compressa, i principi attivi vengono espulsi dall’organismo e una parte di essi finisce nella rete fognaria — anche quando qualcuno getta medicinali scaduti nel water.
Gli impianti di depurazione riescono a eliminare batteri e metalli pesanti, ma i composti chimici complessi presenti nei farmaci attraversano questo processo quasi intatti. Da queste acque reflue si formano i cosiddetti biosolidi — fanghi ricchi di azoto, fosforo e sostanza organica — ampiamente utilizzati come ammendanti del suolo. Con essi, però, arriva anche un cocktail di sostanze farmaceutiche.
Alcuni studi suggeriscono che le piante possano assorbire frammenti di questi composti. Gli scienziati non hanno ancora prove definitive che tornino sulle nostre tavole attraverso il cibo, ma il rischio per gli esseri umani e gli ecosistemi continua a crescere. Anche quantità minime di farmaci psicotropi possono alterare il comportamento degli organismi, motivo per cui gli esperti li hanno classificati come inquinanti che richiedono attenzione particolare.
Perché i depuratori tradizionali non riescono a eliminare i farmaci moderni
Le tecnologie classiche di trattamento delle acque reflue sono state concepite per affrontare microrganismi patogeni e composti chimici semplici. I sistemi biologici e chimici riducono efficacemente agenti patogeni e metalli, ma i farmaci psicotropi rappresentano una categoria completamente diversa. Si tratta di molecole complesse progettate per resistere a lungo nell’organismo e per degradarsi con difficoltà.
Il risultato è che un depuratore spesso “vince” contro i batteri, ma perde contro i medicinali moderni. I composti farmaceutici si legano alla sostanza organica nel fango e lì sopravvivono indisturbati all’intero processo di trattamento. Spargere quel fango sui campi significa che, nel lungo periodo, queste sostanze possono influenzare la vita del suolo e delle acque, accumulandosi nella catena alimentare.
I ricercatori hanno quindi puntato su un approccio diverso: invece di una chimica sofisticata, hanno scelto organismi che risolvono compiti simili da milioni di anni. Ed è emerso che comuni funghi del legno possono rivelarsi uno strumento sorprendentemente efficace.
I funghi della carie bianca funzionano come bioreattori naturali
Il gruppo di ricerca ha puntato su organismi che da sempre decompongono sostanze particolarmente resistenti. Si tratta dei cosiddetti funghi della carie bianca, noti per la loro capacità di degradare la lignina — la struttura rigida del legno. A differenza di molti batteri, questi funghi non utilizzano enzimi interni, ma secernono nell’ambiente circostante enzimi potenti e aspecifici, in grado di attaccare un’ampia gamma di molecole complesse.
La flessibilità enzimatica dei funghi della carie bianca li rende particolarmente efficaci contro i farmaci fortemente legati alla sostanza organica dei fanghi. Per gli esperimenti sono state selezionate due specie ben note: il Pleurotus ostreatus — il comune fungo ostrica, molto apprezzato in cucina — e il Trametes versicolor, detto anche “coda di tacchino” per la forma dei suoi corpi fruttiferi.
Entrambe le specie sono facilmente reperibili, ben studiate e capaci di crescere su substrati diversi — un vantaggio enorme dal punto di vista dei depuratori. I ricercatori della Johns Hopkins University hanno quindi verificato se questi funghi fossero in grado di “digerire” i farmaci nascosti nei fanghi prima che questi venissero usati come concime.
Come si è svolto l’esperimento con il depuratore fungino
I ricercatori hanno prelevato biosolidi da un impianto urbano di depurazione e li hanno deliberatamente arricchiti con un mix di nove principi attivi utilizzati nei farmaci psicotropi, tra cui antidepressivi diffusi come il citalopram e il trazodone. Successivamente hanno inoculato il fango con il micelio di Pleurotus e Trametes, lasciandoli crescere per un massimo di sessanta giorni.
In parallelo hanno preparato un esperimento di controllo: gli stessi composti sono stati disciolti in un liquido di laboratorio senza la presenza di fanghi. Questo ha permesso di confrontare il comportamento dei farmaci in condizioni “pulite” rispetto al materiale reale e complesso proveniente dal depuratore.
Per l’intero periodo dello studio è stata impiegata la spettrometria di massa ad alta risoluzione per misurare le concentrazioni dei singoli farmaci e identificare le molecole generate dalla loro degradazione. Questo approccio ha consentito di valutare non solo se qualcosa scomparisse, ma anche in che cosa si trasformasse. I risultati hanno sorpreso persino gli stessi ricercatori.
L’efficacia ha raggiunto il cento percento per alcuni farmaci
Entrambe le specie fungine si sono comportate in modo straordinariamente positivo. Ciascuna ha degradato otto dei nove composti testati, spesso con percentuali molto elevate. I risultati specifici hanno mostrato quanto segue:
- In molti campioni è stata registrata una riduzione delle concentrazioni di circa il cinquanta percento dopo due mesi
- In alcuni casi i funghi hanno quasi completamente eliminato il farmaco in questione dai fanghi
- Il Pleurotus ostreatus si è rivelato particolarmente efficace nella degradazione di diversi antidepressivi, con una rimozione superiore al novanta percento
- Alcune sostanze si degradavano meglio proprio nel fango “sporco” rispetto al liquido preparato in laboratorio
- Il Trametes versicolor ha mostrato risultati stabili su diverse tipologie di farmaci
- Gli enzimi fungini hanno operato efficacemente anche alle temperature più basse tipiche degli impianti di depurazione
Un dato particolarmente interessante: alcune sostanze si degradavano più rapidamente nell’ambiente “contaminato” che nel liquido puro di laboratorio. Questo indica che l’ambiente reale, con tutta la sua chimica caotica e la sua microbiologia, può addirittura favorire l’azione degli enzimi fungini. I ricercatori della Johns Hopkins University considerano questa scoperta molto incoraggiante per un’applicazione pratica.
La degradazione produce nuove sostanze tossiche?
L’obiezione più frequente a molti metodi di depurazione suona così: “invece di un inquinante ne creiamo un altro, forse ancora più pericoloso”. Per questo motivo i ricercatori hanno dedicato grande attenzione all’analisi dei prodotti di degradazione. Hanno identificato oltre quaranta composti generati quando i funghi “scompongono” le molecole dei farmaci — spesso attraverso il taglio in frammenti più piccoli o l’aggiunta di atomi di ossigeno.
Per valutarne le proprietà hanno utilizzato uno strumento dell’agenzia ambientale statunitense EPA, che prevede la tossicità potenziale sulla base della struttura chimica. La grande maggioranza dei prodotti di degradazione è risultata meno tossica dei composti di partenza. Questo è un argomento forte a favore del fatto che il processo di “depurazione” fungina riduca davvero il rischio, senza semplicemente trasferirlo da una forma all’altra.
Le analisi tossicologiche suggeriscono che il micelio non nasconde i farmaci nella propria massa, ma li neutralizza davvero, trasformandoli in particelle meno pericolose. I ricercatori sottolineano che proprio questo aspetto è stato decisivo per valutare se il metodo avesse senso su larga scala.
La micoaugmentazione: un nuovo approccio per i depuratori
I ricercatori parlano di micoaugmentazione, ossia l’utilizzo intenzionale dei funghi per potenziare i processi depurativi. Dal punto di vista pratico, l’idea è interessante perché i funghi della carie bianca non richiedono condizioni sterili, riescono a crescere su scarti organici, producono enzimi attivi su un ampio spettro di composti e sono relativamente economici da coltivare.
Questi “moduli fungini” potrebbero in futuro essere integrati nelle linee di trattamento dei biosolidi già esistenti. Ad esempio attraverso fasi aggiuntive di maturazione dei fanghi in tunnel, cumuli o contenitori, dove il micelio ha il tempo di lavorare prima che il concime raggiunga i campi. Alcuni impianti di depurazione in Oregon e in California stanno già testando progetti pilota simili.
Un ulteriore vantaggio è che il Pleurotus ostreatus e il Trametes versicolor sono specie comunemente consumate o utilizzate in medicina, quindi la loro sicurezza è ben documentata. Gli esperti di diverse università considerano la micoaugmentazione una direzione promettente per la bonifica ambientale.
Cosa significa questa scoperta per l’agricoltura e la salute umana
Oggi i biosolidi rappresentano in molti paesi una componente importante dell’economia circolare: invece di smaltire i fanghi, vengono impiegati per migliorare la fertilità dei suoli. Allo stesso tempo cresce la pressione per ridurre il “bagaglio” chimico che portano con sé nell’ambiente. Se le tecnologie basate sui funghi riusciranno a maturare, gli agricoltori potrebbero beneficiare del valore nutritivo dei fanghi con un rischio minore di introdurre nei campi un cocktail di farmaci psicotropi.
Per la popolazione questo significherebbe una minore probabilità che quantità microscopiche di antidepressivi o altri farmaci circolino tra fognature, suolo, acque e alimenti. Per gli organismi acquatici e del suolo, invece, una riduzione dell’esposizione a sostanze che interferiscono con i sistemi nervosi. I ricercatori della Johns Hopkins University sottolineano che, sebbene si tratti ancora di una fase sperimentale, il potenziale per un’applicazione reale è enorme.
Naturalmente nessuna soluzione isolata risolverà completamente il problema dei farmaci nell’ambiente. Anche i funghi più efficaci non sostituiranno una gestione responsabile dei medicinali — evitare di gettare compresse nel water, limitare le prescrizioni eccessive e sviluppare preparati più facilmente biodegradabili. I “depuratori fungini” possono però costituire un tassello importante di un puzzle più grande, in cui tecnologia, medicina ed ecologia cominciano finalmente a collaborare. Forse proprio questa combinazione tra conoscenze tradizionali sui funghi e scienza moderna porterà alla svolta nella protezione dei nostri suoli e delle nostre acque dai farmaci che non vi appartengono.
