INAIL - Istituto Nazionale per l'Assicurazione contro gli Infortuni sul Lavoro

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Inquinamento e contaminanti suolo, acqua, aria

Biotecnologie per la riduzione dell’inquinamento e dell’esposizione a contaminanti di suoli, acque ed aria, negli ambienti di lavoro e di vita.

Le biotecnologie ambientali svolgono un ruolo decisivo nella realizzazione di uno sviluppo sostenibile duraturo. Questo settore è in continuo sviluppo poiché negli anni sono sempre più numerosi i casi di contaminazione di suolo, falde acquifere e atmosfera, causati dal rilascio di sostanze inquinanti.

Tra Europa e Stati Uniti i siti contaminati documentati si aggirano attorno al milione, tra rifiuti pericolosi e contaminanti industriali, con i costi ambientali, sociali ed economici che ne conseguono. Per l’Europa, il problema è oltretutto intensificato per l’elevata densità di popolazione.

Tali considerazioni portano a ritenere che le priorità urgenti per garantire uno sviluppo sostenibile durevole debbano includere l’adozione diffusa di tecnologie produttive pulite (processi e prodotti puliti) e di tecnologie per il ripristino degli ecosistemi (biorisanamento ambientale).

I processi microbiologici responsabili della trasformazione degli inquinanti (biodegradazione, mobilizzazione, immobilizzazione, detossificazione) rappresentano il motore che guida i fenomeni di attenuazione naturale della contaminazione, cioè la capacità di auto-depurazione degli ecosistemi. Tuttavia, l’accumulo di inquinanti altamente tossici in ambiente rende evidente che il flusso dei contaminanti di origine antropica è troppo elevato perché i microrganismi, in condizioni naturali, riescano da soli a smaltirlo.

L’obiettivo è arrivare alla comprensione dei processi microbici nei sistemi ambientali d’interesse, promuovendo e sviluppando approcci biotecnologici (ricerca di biocatalizzatori, di nuove specie microbiche, di nuove funzioni metaboliche) che facciano leva sulle ultime tecniche “omics” e le integrino con processi informatici.

Sequenziamento di ceppi microbici di potenziale interesse biotecnologico

I microrganismi, grazie alla versatilità del loro metabolismo, hanno dimostrato di essere factories importanti con un potenziale immenso ed in genere di basso impatto ambientale, che possono essere impiegati nella produzione industriale di numerose molecole per specifiche applicazioni.

Inoltre, sono noti microrganismi capaci di accumulare e detossificare metalli pesanti e metalloidi tossici (e.g. arsenico) grazie a vari enzimi, contribuendo alla riduzione dell’inquinamento ambientale di origine antropica. Ulteriori utilizzi del biotech sono mirati a realizzare una transizione dalla bonifica dei rifiuti verso la raffinazione dei rifiuti per recuperare e riutilizzare risorse preziose, consentendo così lo sviluppo della bioeconomia.

Le ricerche sulla diversità microbica aiutano ad identificare microrganismi di potenziale interesse per applicazioni biotech. Risulta importante conoscere determinate caratteristiche dei microrganismi di interesse biotecnologico, in particolare le informazioni molecolari e genetiche (sequenze di nucleotidi del genoma) che sono alla base di importanti processi industriali biotech quali la produzione di specifiche molecole (e.g. proteasi, amilasi).

La ricerca a livello genomico e post-genomico di microrganismi di potenziale interesse industriale fornisce inoltre solide basi molecolari attraverso le quali indagare su caratteristiche inerenti la potenziale pericolosità di un ceppo microbico. Ad esempio, i microrganismi possono modificare l'informazione genetica del loro genoma attraverso processi quali il trasferimento di geni da un microrganismo all'altro mediante meccanismi di scambio genetico (trasferimento genico orizzontale). Evidenze scientifiche hanno dimostrato come nel genoma batterico (a livello cromosomico e/o plasmidico), la presenza di geni in grado di codificare la produzione di molecole correlate a patogenicità o resistenza ad antibiotici può essere conseguenza di segmenti di DNA acquisiti orizzontalmente. 

Il sequenziamento di nuova generazione consente ai ricercatori di scoprire nuovi ceppi microbici, confrontare i loro genomi e definirne in dettaglio l'evoluzione molecolare. La bioinformatica di dati molecolari ha recentemente ricevuto notevole sviluppo per lo studio sia di comunità microbiche che di geni e/o interi genomi di microrganismi di particolare interesse per applicazioni biotech. Come conseguenza, recenti ricerche di genomica e post-genomica su nuovi ceppi microbici hanno come obiettivo l’approfondimento delle basi molecolari di processi importanti quali bioconversioni, rimozioni di inquinanti, produzione di tossine e di allergeni.

Ultimo aggiornamento: 02/08/2017