Un gruppo di ricercatori ha condotto degli esperimenti su un suolo batterico “intelligente” in grado di rispondere ad un cambiamento di pressione generando biocemento

Un suolo che sa adattarsi

Di tutti i batteri esistenti al mondo l’Escherichia Coli è uno dei più conosciuti, noto per essere presente nella parte inferiore dell’intestino degli animali a sangue caldo (uomo incluso) dove svolge un ruolo fondamentale nella digestione del cibo. La ricerca presentata da un team di ricercatori britannici alla conferenza annuale dell’ACADIA (Association for Computer Aided Design in Architecture) schiude tuttavia nuovi orizzonti, aprendo a questo microrganismo le porte di un settore per lui del tutto nuovo, quello dell’edilizia e dell’ingegneria civile. Il gruppo di scienziati, composto da ingegneri civili, biologi molecolari e un architetto, hanno coltivato infatti il batterio in una sorte di suolo  surrogato (un campione di idrogel di forma cilindrica) che hanno sottoposto a pressioni variabili fino a 10 volte quella percepita al livello del mare. In questo modo hanno identificato 122 geni batterici diversi che si sono attivati in risposta ai cambiamenti di pressione.

Photo credit Escherichia Coli: NIAID via Foter.com / CC BY

 Al momento le variazioni di pressione studiate dai ricercatori fanno solo  “illuminare” una proteina bioluminescente presente nei batteri, evidenziando  l’aumento di pressione con uno scintillio più intenso. Il passo successivo, quello più  interessante, sarà sostituire i geni che fanno illuminare la proteina con altri  che facciano sì che le capsule con l’Escherichia Coli K-12 producano, a  seguito dell’aumento di pressione, biocemento. In questo modo sarà possibile  ottenere un suolo che risponda in maniera autonoma e “intelligente” all’ambiente  esterno, mantenendo in sicurezza le fondamenta degli edifici in presenza di sollecitazioni  di pressione.

Lo studio di questo team rappresenta un punto di partenza per l’integrazione  dell’Ingegneria Civile con la Biologia Sintetica, campo di studi oggigiorno  all’avanguardia che combina ricerca scientifica ed ingegneria. La strada intrapresa dal  team conduce infatti verso un nuovo concetto di processo manifatturiero dove il materiale  stesso agisce come costruttore e designer, modellandosi e rispondendo in base agli input ambientali. Si verrà così a creare una nuova generazione di progettisti che dovranno operare su diversi livelli, da quello molecolare a quello ambientale su ampia scala. Si avrà così una visione più integrata dove le varie discipline collaboreranno in maniera più sinergica creando nuove soluzioni.

Quando l’inanimato prende vita

Non è la prima volta che si pensa di rendere vive delle strutture inorganiche inserendo dei batteri al fine di migliorarne le performances. Lo studio presentato dai ricercatori britannici infatti prosegue un filone che negli ultimi anni ha presentato notevoli risultati proponendo soluzioni decisamente innovative. E’ di circa un anno fa, per esempio, la ricerca di Hendrik Jonker su un bio-asfalto in grado di riparare da solo le sue crepe tramite l’utilizzo dei batteri Bacillus pseudofirmus e Sporosarcina pasteurii, due microrganismi presenti nei laghi alcalini sulle sommità dei vulcani e capaci di resistere fino a 200 anni senza ossigeno né cibo. Le capsule con questi batteri, a contatto con l’acqua, producono calcare usando il lattato di calcio, un sale cristallino bianco e inodore, riempiendo così eventuali fratture presenti sulla superficie del manto stradale. I risultati di questa ricerca, che hanno permesso al ricercatore olandese di raggiungere la finale dell’European Inventor Award 2015, al momento non sono ancora applicabili su larga scala a causa del costo decisamente elevato del bio-asfalto, ma le prospettive rimangono comunque ottime. Trovando infatti batteri che producano calcare a partire dallo zucchero il costo diminuirebbe drasticamente rendendolo un’alternativa competitiva all’asfalto tradizionale. L’aspetto economico è un problema anche per il suolo batterico intelligente ma, sebbene si tratti di un aspetto non trascurabile, non dovrebbe frenarne lo sviluppo. E’ evidente infatti, come evidenziato anche recentemente dai tragici avvenimenti nel Centro Italia, come la sicurezza degli edifici sia un aspetto di prioritaria importanza che ripaga in termini di vite umane salvate e patrimonio artistico preservato, rendendo l’investimento sostenuto assolutamente conveniente.

Una soluzione “intelligente”

Rinforzare “a comando” il terreno su cui poggiano le fondamenta degli edifici può essere di grande aiuto nel contrastare alcune delle problematiche più grandi che l’ingegneria edile e civile deve affrontare.

Photo credit subsidence: stevepurkiss via Foter.com / CC BY-SA

 Se da un lato è da studiare un eventuale  ausilio nel contrasto delle onde  sismiche generate da un terremoto, l’uso di questi batteri potrebbe  sicuramente tornare utile nella prevenzione della subsidenza. Questo  fenomeno consiste in un lento e progressivo sprofondamento del terreno le cui cause  possono essere di diversa natura, dalla compressione di un materiale poroso  all’estrazione di acqua, gas o petrolio ad opera dell’uomo. Irrobustire con i batteri un’area  che possa potenzialmente incorrere in questo problema eviterebbe sgradevoli  inconvenienti come quello capitato alla Crooked House, un pub nel South Staffordshire  che, a causa della subsidenza, presenta un lato dell’edificio 1 metro abbondante più basso  dell’altro. Usato in maniera intelligente anche il più piccolo degli organismi può dare un  contributo significativo e rappresentare una soluzione a problemi ben più grandi di lui.

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Marco Borghetto

Marco Borghetto

Classe 1991, sono laureato in Ingegneria Aerospaziale al Politecnico di Torino nell'indirizzo Aeromeccanica e Sistemi.