In un recente studio pubblicato su Scientific Reports, un team di ricerca del Dipartimento ambiente costruzioni e design della SUPSI, del Politecnico federale di Losanna (EPFL) e della startup Medusoil SA (spin-off dell’EPFL) ha dimostrato che Bacillus megaterium, un microrganismo resistente e versatile, presente comunemente nel suolo, nelle acque dolci e marine, così come sulle superfici delle piante - è in grado di mineralizzare l’anidride carbonica (CO₂), trasformandola in carbonato di calcio (CaCO₃), il minerale che compone calcare e marmo.

A distinguere questo studio non è solo il risultato biologico in sé, ma anche la qualità e l’origine del minerale prodotto. In presenza di concentrazioni elevate di CO₂, oltre 470 volte superiori a quelle atmosferiche, B. megaterium modifica la propria strategia metabolica. Grazie a un enzima chiamato anidrasi carbonica, il microrganismo converte la CO₂ in bicarbonato, che a sua volta reagisce con gli ioni calcio formando calcite solida. In modo sorprendente, il 94% del minerale ottenuto proviene direttamente dalla CO₂, e non da composti azotati come l’urea.

“Sappiamo che decine di batteri sono potenzialmente in grado di generare cristalli minerali”, afferma il Dr Dimitrios Terzis, autore corrispondente dello studio, ricercatore e docente all’EPFL nonché co-fondatore della startup Medusoil SA. “Ciò che rende davvero unico il nostro lavoro è aver dimostrato che questo processo può avvenire utilizzando direttamente la CO₂. Le potenzialità che si aprono sono enormi, e i team di Medusoil e SUPSI sono impazienti di portare questo sistema su scala industriale”.

Questa duplicità metabolica è rara. B. megaterium dispone infatti di due diverse vie per indurre la formazione di minerali: l’ureolisi, basata su composti azotati, e l’attività dell’anidrasi carbonica, che sfrutta direttamente la CO₂. Sebbene la prima sia ampiamente documentata nell’ambito della precipitazione microbica di calcite (MICP), comporta la produzione di sottoprodotti indesiderati, come l’ammoniaca. La seconda via, al contrario, rappresenta un’alternativa più pulita: cattura la CO₂ e la trasforma in un minerale solido senza generare residui tossici.

"Questo studio dimostra come le biotecnologie ambientali, sfruttando tecniche di laboratorio all'avanguardia, possano contribuire a sfruttare meccanismi microbici di cui si conosce l'esistenza, ma che sono rimasti in gran parte inutilizzati", afferma la Dr. Pamela Principi, microbiologa e Responsabile del settore Biotecnologie ambientali presso l’Istituto microbiologia SUPSI (Dipartimento ambiente costruzioni e design). "Utilizzando l'urea marcata con C13, siamo stati in grado di tracciare con precisione l'origine del carbonio nel minerale, consentendoci di quantificare con precisione il pathway metabolico. È un ottimo esempio di come approcci multidisciplinari, che uniscono biotecnologie, geochimica e scienza dei materiali, possano portare a scoperte di grande impatto".

Le implicazioni sono profonde. Mentre il dibattito sull’azione climatica si sposta dalla compensazione delle emissioni alla loro prevenzione alla fonte, questa ricerca apre nuove strade soprattutto per settori come l’edilizia e la produzione di materiali, tra i maggiori emettitori diretti di gas serra. Incorporando il carbonio in forma minerale, questo microrganismo apre la via a leganti bio-based in grado di sequestrare CO₂, fino a materiali adatti alla conservazione e al restauro di edifici e monumenti.

Dalla cattura della CO₂ nei punti di emissione alla stabilizzazione dei terreni, fino al potenziamento della durabilità delle infrastrutture, questo meccanismo naturale offre una concreta opportunità per sfruttare la biologia a favore del clima. E con protocolli ora disponibili per controllare e ottimizzare il comportamento microbico, si apre la porta a un’applicazione industriale su larga scala.