Thermotoga neapolitana: il batterio che produce energia dai rifiuti

Thermotoga neapolitana è un batterio in grado di produrre idrogeno a partire da rifiuti organici. Per questo motivo potrebbe contribuire a risolvere lo smaltimento dei rifiuti in un modo diretto ed ecologico.

Il batterio Thermotoga neapolitana

Thermotoga neapolitana è un batterio Gram-negativo, ipertermofilo, che è stato isolato per la prima volta dalle fumarole di Pozzuoli (NA). Esso possiede una forma a bastoncino, è distinguibile per una spessa parete cellulare periplasmatica ed è eterotrofico per le sue esigenze metaboliche. In esperimenti di crescita si è visto che T. neapolitana si moltiplica rapidamente in presenza di glucosio, saccarosio, lattosio e amido. Esso riesce anche a ridurre lo zolfo elementare in idrogeno fosfato con una fonte di carbonio utilizzabile, aumentando così i suoi tassi di riproduzione.

Produzione di idrogeno

Thermotoga neapolitana è in grado di produrre idrogeno che si è dimostrato essere estremamente pulito con bassi livelli di monossido di carbonio. Questa sua capacità risulta essere molto promettente, poichè l’idrogeno gassoso è ricercato come alternativa ai combustibili fossili per la produzione di energia.

Il batterio, usando CO2 e acido acetico, può anche produrre notevoli quantità di acido lattico con completa eliminazione di anidride carbonica. Ciò avviene senza influenzare la sintesi di idrogeno. L’uso di CO2 stimola la velocità di fermentazione, migliorando la produzione di idrogeno da cui potrebbe essere ottenuta direttamente energia. Questa produzione di H₂ biologica tramite fermentazione batterica usando anche materiali di scarto, offre grandi prospettive per la produzione di energia da fonti rinnovabili, contribuendo anche a risolvere il problema dello smaltimento dei rifiuti.

Vantaggi futuri

La fermentazione presenta molti vantaggi per la produzione biologica di H₂, anche per applicazioni su larga scala, in particolare dalla fermentazione di rifiuti solidi. La tecnologia è prontamente utilizzata su scala di laboratorio con un’elevata velocità di produzione, un basso fabbisogno energetico, facilità d’uso e sostenibilità. Al momento poco è stato fatto in termini di confronto di costi ed efficacia tra T. napoletana ed i processi tradizionali che utilizzano combustibili fossili per la produzione di idrogeno.

T. neapolitana ha anche mostrato un grande potenziale per altre applicazioni come il recupero di sottoprodotti con potenziale valore economico nel mercato, come l’acido lattico. L’introduzione del processo per la produzione simultanea di H₂ e acido lattico è molto promettente e potrebbe influenzare in modo significativo il futuro della gestione dei rifiuti agricoli. Sono necessarie ulteriori ricerche per ottimizzare i parametri operativi e sono necessari ulteriori esperimenti per verificare la cinetica del processo e l’applicabilità su vasta scala. 

I rifiuti agroalimentari e la biomassa algale sembrano essere substrati utili per la fermentazione di T. neapolitana e quindi sono considerati come materia prima per lo sviluppo globale delle bioraffinerie. Inoltre, anche l’accoppiamento della trasformazione basata su T. neapolitana con altri processi biologici sembra molto promettente. La produzione chemiotrofica di idrogeno ha già mostrato un grande potenziale sia con le coltivazioni di microalghe, che con la fotofermentazione da parte di batteri purpurei non sulfurei. Infine, un notevole miglioramento della capacità fermentativa di T. neapolitana può essere previsto anche dall’ingegneria metabolica e dalle manipolazioni fisiologiche dei ceppi, nonché dal miglioramento delle configurazioni dei reattori.