Una cianobatterio può pulire le acque dell'Amazzonia?

Che cosa succederebbe se un minuscolo organismo fotosintetico potesse trasformare l’acqua sporca dell’Amazzonia in risorse utili? Un team di ricercatori peruviani ha testato la cianobatterio Synechococcus sp., isolata dal bacino amazzonico, per depurare le acque di scarico urbano. La specie è stata coltivata in diversi diluiti di acque reflue (25%, 50%, 75% e 100%) prelevate dal lago Moronacocha. Il risultato più sorprendente è arrivato con il 25% di scarico: la crescita specifica ha raggiunto 22,8 × 10⁻² µ·day⁻¹, con un aumento della biomassa del 393,2%, superiore al medio di laboratorio BG‑11. In queste condizioni la rimozione dell’ammonio è stata del 95,4%, quasi totale, e la produzione di ficocianina è salita a 33,6 µg/mg, 56% più alta del controllo. Quando la concentrazione di scarico è aumentata, sia la velocità di crescita sia l’efficienza di rimozione sono calate. L’analisi biochimica ha mostrato che a concentrazioni più alte le proteine diminuiscono, mentre i lipidi aumentano, indicando una possibile conversione verso biocarburanti. Questi dati suggeriscono che Synechococcus sp. può servire sia a depurare le acque, sia a generare biomassa con valore commerciale, inserendosi in un modello di bioeconomia circolare per la regione amazzonica.

Synechococcus sp. è un cianobatterio fotoautotrofo appartenente al gruppo dei picocianobatteri, caratterizzato da una cellula piccola (1‑2 µm) e da una rapida risposta a variazioni ambientali. Nel presente studio, la crescita è stata monitorata mediante misurazione dell’assorbanza a 750 nm, consentendo il calcolo del tasso di crescita specifico (µ) secondo l’equazione di Monod modificata per includere la concentrazione di ammonio (NH₄⁺) come substrato limitante. L’analisi cinetica ha evidenziato una costante di affinità (Kₛ) di circa 0.12 mg L⁻¹ per NH₄⁺, indicando una elevata capacità di assorbimento anche a basse concentrazioni. La rimozione dell’ammonio è avvenuta principalmente tramite assimilazione cellulare, con successiva incorporazione in amminoacidi e proteine, come dimostrato dall’aumento del contenuto proteico a concentrazioni di scarico inferiori. Tuttavia, a concentrazioni più elevate di inquinanti organici e inorganici, la via di sintesi dei lipidi è stata attivata, probabilmente come risposta di stress ossidativo, favorendo l’accumulo di triacilgliceroli. La produzione di ficocianina, un pigmento biliproteico con proprietà antiossidanti, è stata massimizzata a 33,6 µg mg⁻¹ di biomassa, rendendo la biomassa adatta a usi nutraceutici. Dal punto di vista della bioeconomia circolare, la biomassa può essere separata in frazioni: proteine per mangimi, lipidi per biodiesel e ficocianina per integratori alimentari o coloranti naturali. L’analisi del profilo metabolico mediante spettrometria di massa ha rivelato la presenza di acidi grassi a catena media (C₈‑C₁₂), particolarmente desiderabili per la produzione di biocarburanti a bassa viscosità. Inoltre, la capacità di Synechococcus sp. di crescere in condizioni di luce naturale, con un fotoperiodo di 12 h, riduce i costi energetici rispetto a sistemi chiusi di fotobioreattori. L’integrazione di questo microrganismo in impianti di depurazione municipale potrebbe quindi fornire un doppio beneficio: abbattimento dei nutrienti (NH₄⁺, PO₄³⁻) e generazione di biomassa a valore aggiunto, contribuendo a chiudere il ciclo dei nutrienti nella regione amazzonica. Future ricerche dovrebbero approfondire la resistenza a contaminanti emergenti (farmaci, microplastiche) e ottimizzare i parametri operativi (pH, temperatura, flusso di luce) per massimizzare la resa di prodotti di valore.