La prima pianta bioibrida che assorbe più CO2 grazie a nanoparticelle: il nuovo studio italiano

Un gruppo di ricercatori della Libera Università di Bolzano ha "ingegnerizzato" delle piante dotandole di nanoparticelle (cioè particelle con una dimensione compresa tra 1 e 100 nanometri) di un polimero sintetico, in grado di aumentare la loro capacità di assorbimento della luce solare e di fotosintetizzare: i risultati sono stati descritti nello studio Conjugated polymer nanoparticles boosting growth and photosynthesis in biohybrid plants, pubblicato sulla rivista Materials Horizons. Queste piante, definite "bioibride", grazie all' incremento del potere di fotosintesi, sono anche capaci di assorbire fino all'11% in più anidride carbonica (CO₂) dall'atmosfera, rispetto alle piante non ibridate. Un aspetto importante è che non sono frutto dell'ingegneria genetica o di manipolazioni del loro DNA, ma le particelle di polimero sono state fatte assimilare dalle piante direttamente dalle radici. L'esperimento è del tutto innovativo, infatti, per la prima volta sono state  prodotte piante ibridate con una componente sintetica, in grado di modificare e potenziare un processo biochimico: potrà aprire nuove frontiere nel campo della bioingegneria applicata e nella ricerca di soluzioni per il sequestro di anidride carbonica dall'atmosfera, aiutandoci nella lotta al cambiamento climatico, e la produzione di ossigeno (O₂).

Come sono state ottenute le piante bioibride: lo studio

Nei laboratori della Libera Università di Bolzano, semi della pianta annuale arabetta comune (Arabidopsis thaliana) sono stati fatti germinare su piastre Petri contenenti un idrogel di coltura arricchito con nanoparticelle di Poli 3- Esiltiofene (P3HT-NP), un polimero non tossico per la pianta e per l'ambiente, con ampia capacità di assorbimento della luce e con un picco di assorbimento intorno ai 500-600 nanometri. Dopo due settimane sono nate piantine ibride che hanno assorbito le nanoparticelle di polimero attraverso le radici, distribuendole così fino alle foglie. Con appositi strumenti, è stata misurata l'attività fotosintetica e il tasso di assorbimento di CO2 di queste piante e di un gruppo di piante di controllo prive di nanoparticelle, ottenendo risultati di notevole interesse.

Le proprietà delle piantine bioibride

Le piante nelle piastre Petri trattate con P3HT-NP hanno mostrato un aumento della biomassa di germogli del 42% rispetto a quelle nelle piastre di controllo prive di nanoparticelle di polimero, dimostrando così una capacità di crescita maggiore rispetto alle altre piante. Inoltre, le piantine di arabetta comune bioibride hanno mostrato un aumento dell'11% della capacità di assimilazione netta di CO₂.

I ricercatori spiegano che le nanoparticelle agiscono come una sorta di "antenne fotoniche" all'interno delle foglie, in grado di aumentare l'assorbimento della luce in una gamma più ampia di lunghezze d'onda, generando così più elettroni all'interno dei cloroplasti e migliorando l'efficienza della fotosintesi.

Le biotecnologie a supporto del sequestro di carbonio e della produzione di energia

L'esperimento della Libera Università di  Bolzano si basa su presupposti già consolidati visto che da oltre 20 anni si lavora sullo sviluppo di polimeri in grado di condurre energia elettrica e sulle piante "elettronicamente potenziate", come testimoniato anche dall'esistenza di progetti di ricerca dell'UE. Sappiamo che la concentrazione di CO₂  in atmosfera ha raggiunto livelli record e il sequestro del carbonio, cioè il processo di cattura e stoccaggio della CO₂ atmosferica, va favorito con ogni strategia: dagli interventi di forestazione, alla riduzione delle emissioni, all'uso di biotecnologie. Nel contempo, la ricerca lavora per rendere più efficienti le energie rinnovabili e ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.

In questo ambito, diversi gruppi di ricerca sperimentano in tutto il mondo applicazioni tecnologiche basate sull'utilizzo di organismi fotosintetici per sviluppare sistemi bioibridi. La fotosintesi clorofilliana è infatti al centro dell'attenzione di scienziati e ricercatori proprio perché, grazie a questo processo biochimico, piante, alghe e batteri riescono a trasformare l'energia solare in energia chimica e, nel contempo, sequestrano carbonio atmosferico (CO₂), rappresentando un futuro importante alleato nella riduzione delle concentrazioni di anidride carbonica nell'atmosfera.

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