7 Biotecnologie e gestione delle problematiche ambientali

Agricoltura, innovazioni e ambiente 127 Capitolo 4 Biotecnologie e gestione delle problematiche ambientali 7 La criticità dello stato in cui versa l ambiente è cosa risaputa da tempo. L intenso sfruttamento delle risorse non rinnovabili, l urbanizzazione, l esplosione demografica rischiano di stravolgere il rapporto fra uomo e ambiente. Uno dei maggiori problemi oggi è costituito dall inquinamento ambientale e dai rifiuti che in alcuni contesti hanno raggiunto dimensioni allarmanti: le emissioni di anidride carbonica nell aria oltrepassano i 6.000 milioni di tonnellate annue; le emissioni gassose (ossidi di azoto e di zolfo, idrocarburi volatili, monossido di carbonio) sono stimate in oltre 215 milioni di tonnellate annue; il consumo di acqua pro-capite raggiunge quasi i 3 metri cubi giornalieri; circa 100.000 sostanze chimiche di sintesi vengono utilizzate e si ritrovano poi fra i rifiuti; rifiuti solidi urbani e industriali, scaricati sui greti dei fiumi, in cave abbandonate, su terreni incolti, si accumulano nel suolo e nelle acque e alterano gli equilibri biologici, mettendo a rischio la salute umana. Se da una parte la pianificazione e il riciclo sono di importanza fondamentale (ridurre i rifiuti, produrre rifiuti meno pericolosi, ecc.), dall altra è necessario individuare tecnologie avanzate per il disinquinamento e per il recupero energetico. Le tecniche biotecnologiche, con l ausilio della microbiologia applicata, possono concorrere alla soluzione di questo grande problema dei nostri tempi. I microrganismi, che per primi hanno abitato il pianeta e sono riusciti a produrre l ossigeno che è stato alla base dell origine della vita, possono offrirci molte soluzioni per preservare la Terra. Microrganismi e biodegradazione I microrganismi, presenti ovunque, hanno acquisito grazie all evoluzione la capacità di degradare sostanze organiche, dalle più semplici alle più complesse come legno, cellulosa, terpeni, steroidi. Questo processo, detto di mineralizzazione, è assolutamente necessario per mantenere la vita sulla Terra, ma avviene molto lentamente. Oggi l enorme sviluppo delle attività industriali e agricole ha riversato in tempi brevi nell aria, nel suolo e nell acqua ingenti quantità di sostanze estranee (xenobiotiche), la cui pericolosità dipende dal tempo di persistenza nell ambiente. Al contrario, le sostanze che si modificano, degradate dai microrganismi, sono dette biodegradabili. Sono i batteri del suolo (Alcaligenes, Nocardia, Flavobacterium, Pseudomonas) che, possedendo l informazione genetica per la produzione di enzimi specifici (preexisting enzymes), trasformano le sostanze dette biodegradabili: composti organici naturali o di sintesi, purché la loro struttura chimica sia simile a quella delle sostanze naturali. 0110.Parte1_Cap_04.indd 127 Per ovviare a questo limite e cercare di allargare il numero delle sostanze biodegradabili, in modo da risolvere il problema degli inquinanti xenobiotici, si seguono alcune strade: migliorare la naturale capacità dei microrganismi per indurli a mineralizzare in tempi più brevi; selezionare ceppi capaci di metabolizzare sostanze di sintesi non biodegradabili. produrre e immettere sul mercato sostanze e materiali facilmente biodegradabili. Il fatto che alcuni microrganismi vivano in habitat difficili e inospitali resistendo a metalli pesanti, radiazioni ultraviolette e a substrati insoliti è dovuto alla presenza nelle cellule batteriche dei plasmidi catabolici [ 52 ]. Plasmidi catabolici I primi plasmidi capaci di degradare canfora, alcani, silicati e naftalina furono isolati in laboratorio nel 1970 nell Università dell Illinois da Gunsalus e da allora numerose sono state le ricerche sui batteri, soprattutto su Pseudomonas, versatili dal punto di vista nutrizionale e diffusissimi in natura. Plasmidi DNA batterico a b 52 (a) Visualizzazione della cellula batterica col posizionamento di DNA e filamenti plasmidici. (b) Pseudomonas putida al microscopio elettronico. Il plasmide di questo batterio (detto plasmide TOL pWW0) è portatore dell informazione genetica che conferisce la capacità di disgregare e mineralizzare i contaminanti aromatici toluene, m- e p-xilene. 14/04/21 10:40

Agricoltura sostenibile, biologica e difesa delle colture
Agricoltura sostenibile, biologica e difesa delle colture