Dal giallo al rosso, dall’arancione fino al nero. La tavolozza del futuro potrebbe arrivare dai batteri. Un gruppo di ricerca guidato dall’Università di Bologna ha, infatti, isolato 51 nuovi microrganismi pigmentati provenienti da alcuni degli ambienti più estremi d’Italia e ha studiato la loro capacità di produrre sostanze naturali potenzialmente utili per l’industria. Il lavoro, pubblicato su Frontiers in Microbiology, esplora in particolare la possibilità di utilizzare questi microrganismi come vere e proprie “fabbriche biologiche”, alimentandoli con scarti e sottoprodotti vegetali per ottenere pigmenti destinati alla colorazione dei tessuti.

La ricerca, realizzata nell’ambito di una collaborazione tra università e impresa finanziata dal PNRR, coinvolge anche ITENE Research Centre, Università Politecnica delle Marche e C.P. Company e nasce dalla necessità di trovare alternative ai coloranti sintetici, ancora largamente utilizzati dall’industria tessile e spesso ottenuti da composti petrolchimici attraverso processi che richiedono energia, solventi e reagenti chimici. Una parte dei coloranti può, inoltre, finire negli scarichi industriali, contribuendo all’inquinamento delle acque. Esistono già pigmenti di origine naturale, ricavati per esempio da piante come indaco, robbia e curcuma, ma la loro produzione può richiedere terreno, acqua e risorse agricole. Da qui l’interesse dei ricercatori per una fonte diversa cioè i microrganismi.

“Molti batteri producono naturalmente pigmenti per difendersi dai raggi ultravioletti, dall’ossidazione, dalle alte concentrazioni saline o dalle temperature estreme”, spiega Marco Candela, professore al Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell’Università di Bologna e coordinatore dello studio. “Abbiamo cercato questi microrganismi proprio negli ambienti in cui tali condizioni sono più severe, individuando una straordinaria biodiversità di possibili colori”.

I campioni sono stati raccolti in tre ambienti caratterizzati da condizioni particolari: la neve del Ghiacciaio Presena, vicino al Passo del Tonale, i sedimenti vulcanici dell’isola di Vulcano e gli ecosistemi marini interessati dalle emissioni idrotermali di Panarea. I 51 microrganismi isolati sono stati, quindi, studiati attraverso un approccio che ha combinato genomica e metabolomica, cioè l’analisi delle molecole prodotte dalle cellule. “Abbiamo analizzato il comportamento di questi microrganismi con un approccio integrato di genomica e metabolomica, cioè lo studio delle impronte chimiche lasciate dai processi cellulari”, racconta Candela. “E siamo arrivati a dimostrare che sono in grado di produrre numerosi pigmenti naturali e altre molecole bioattive di potenziale interesse industriale”.

Le analisi genomiche hanno individuato 61 cluster genetici coinvolti nella produzione di metaboliti naturali, mentre la caratterizzazione chimica ha permesso di identificare 58 diverse molecole bioattive, tra cui carotenoidi, antrachinoni e melanine. Ma, il dato più interessante per una possibile applicazione industriale, riguarda la capacità di molti di questi microrganismi di crescere utilizzando carboidrati e biomasse vegetali. In prospettiva, questo significa poter immaginare un processo in cui una materia che oggi rappresenta uno scarto diventa il nutrimento per i microrganismi, che a loro volta producono i pigmenti.

“L’idea è utilizzare i batteri come vere e proprie biofabbriche”, conferma Candela. “Crescono in bioreattori alimentati con materiali di scarto e producono pigmenti naturali che possono essere recuperati e utilizzati per la tintura dei tessuti”. Non si tratta però ancora di una tecnologia pronta per sostituire su larga scala i processi industriali esistenti. Lo studio rappresenta soprattutto una fase di individuazione e caratterizzazione di microrganismi e molecole promettenti. Il passaggio successivo sarà verificare come questi pigmenti possano essere effettivamente integrati nei processi di tintura.

“Stiamo già lavorando alla fase successiva: sviluppare processi tintori industriali nei quali i pigmenti microbici vengano impiegati direttamente per colorare i tessuti, sia sotto forma di estratti in polvere sia come bagni tintori”, spiega Andrea Nicolò Dell’Acqua, ricercatore dell’Università di Bologna e primo autore dello studio. “Il nostro obiettivo è costruire un processo completamente circolare, in cui gli scarti diventano materia prima e i batteri producono colori naturali destinati ai tessuti del futuro”.