Un cucchiaio della polvere proteica prodotta dai microbi, diossido di carbonio, acqua e una corrente costante di elettricità LUT/Science Photo Library/Getty Images Scegli tre ingredienti per preparare un pasto nutriente ed è improbabile che tu scelga l'anidride carbonica, acqua e microbi. Ma i ricercatori finlandesi stanno sviluppando un modo per eliminare quella semplice ricetta con l'elettricità all'interno di un bioreattore per creare una polvere composta per il 50% da proteine e per il 25% da carboidrati.
La polvere commestibile potrebbe essere mescolata in un frullato o trasformata in un alimento simile al tofu per le persone. Potrebbe anche essere trasformato in mangime per animali. Perché viene processato all'interno di un bioreattore, simile a come la birra e Quorn, un sostituto britannico della carne, è fatto - non richiede enormi quantità di terra, acqua o altre risorse necessarie per l'agricoltura su larga scala e non emette gas serra nell'atmosfera.
"Stacchiamo l'intero processo dalla terra, "dice Jero Ahola, un professore nel dipartimento di ingegneria elettrica presso la Lappeenranta University of Technology. Se l'energia solare viene utilizzata per produrre l'elettricità, il processo è circa 10 volte più efficiente nella produzione di cibo rispetto all'agricoltura convenzionale che si basa sul suolo, dice Ahola.
Per questo tentativo di dimostrazione del concetto, il bioreattore utilizzato era delle dimensioni di una tazza di caffè, e il processo per produrre 1 grammo della proteina ha richiesto circa due settimane. Ahola e il collega Juha-Pekka Pitkänen, uno scienziato principale presso il Centro di ricerca tecnica VTT della Finlandia, dicono che stanno lavorando su piani per costruire un bioreattore più grande, circa 6 litri (1,6 galloni) di dimensioni, entro l'inizio del prossimo anno. Dopo di che, chiederanno ulteriori finanziamenti per ampliare ulteriormente il sistema, costruire un bioreattore di 2 metri cubi (71 piedi cubi) in grado di produrre 5 chilogrammi (11 libbre) di polvere al giorno. Immagina uno di quei sacchi da 10 libbre di farina o zucchero, e hai reso l'idea.
"Pensiamo che saremo in grado di ampliarlo piuttosto presto ora che lo abbiamo fatto funzionare, " dice Pitkanen.
Al momento, il sistema funziona a circa il 26% di efficienza, il che significa che il 26% dell'elettricità sta andando direttamente a trasformare la miscela in cibo. Il team afferma di essere fiducioso di poterlo quasi raddoppiare per raggiungere un'efficienza superiore al 50%.
Per fare la polvere, Ahola e Pitkänen combinano anidride carbonica, acqua e batteri Knallgas con ammonio, solfati e fosfati, che agiscono come fertilizzanti. Quando gli ingredienti sono all'interno del bioreattore, gli scienziati forniscono una corrente elettrica costante attraverso la miscela. L'elettricità scinde le molecole d'acqua, che sono costituiti da atomi di idrogeno e ossigeno. Una volta liberato dal suo legame molecolare con l'ossigeno, l'idrogeno può essere utilizzato dai batteri Knallgas come energia, che aiuta i batteri ad assorbire CO2 e a trasformarsi in proteine.
"La prima vera applicazione potrebbe essere nel deserto, nutrire le persone in Africa, " dice Pitkanen.
Sebbene elettrizzare un intruglio batterico per rendere il cibo sembri futuristico, risale in realtà agli anni '60, dice Pitkanen, quando il famoso microbiologo tedesco Hans Günter Schlegel e il coautore R.M. Lafferty ha pubblicato un documento di ricerca sulla rivista Nature che descrive la nozione. Dopo di che, Gli scienziati sovietici e della NASA hanno iniziato esperimenti per vedere se potevano usare i microbi per creare cibo per gli astronauti.
"Stavano studiando come trasformare CO2 e microbi in biomassa microbica, " dice Pitkanen.
Ma la tecnologia per generare elettricità nello spazio in modo efficiente non era ben sviluppata. Le navi spaziali sono un sistema chiuso, dove tutto deve essere usato o riciclato. Portare a bordo carburante pesante per fare il cibo non aveva senso, e l'energia rinnovabile era ancora agli inizi. Per anni, l'idea di trasformare i microbi in cibo è rimasta indietro.
Oggi, con energia rinnovabile su una traiettoria ascendente, generare elettricità a emissioni zero e utilizzarla per convertire un infuso d'acqua, CO2 e microbi in una proteina in polvere ha più senso. Con un rinnovato interesse per i viaggi umani nello spazio, il cibo dell'elettricità potrebbe trovare la sua strada nel cosmo.
Intanto, ha molte applicazioni sulla Terra. Oggi, 795 milioni di persone nel mondo non hanno abbastanza cibo da mangiare. Un nutriente, la polvere ad alto contenuto proteico potrebbe aiutare a combattere la fame nel mondo. Potrebbe anche aiutare il pianeta a ridurre complessivamente i gas serra, e Finlandia in particolare, che ha fissato l'obiettivo di ridurre le emissioni di CO2 dell'80% entro il 2050.
"La nostra Terra sta diventando come una specie di astronave, " dice Ahola. "Ci rendiamo conto che ci stiamo avvicinando ai limiti e dobbiamo pensare a soluzioni simili per questi problemi".
Ora è interessanteI ricercatori si sono affidati a un bioreattore per produrre la loro polvere proteica, e suggeriscono che i consumatori potrebbero avere i propri reattori domestici in futuro.
