Il lievito di birra è un elemento prezioso, più di quanto si possa immaginare. Ogni anno, i birrifici generano e scartano migliaia di tonnellate di lievito in eccesso. I ricercatori del MIT e della Georgia Tech hanno escogitato un modo per riutilizzare il lievito di birra per assorbire il piombo dall’acqua contaminata.
Attraverso un processo chiamato bioassorbimento, esso può assorbire rapidamente anche tracce di piombo e altri metalli pesanti dall’acqua.
Gli studiosi hanno dimostrato di poter confezionare tale sostanza all’interno di capsule di idrogel per creare un filtro che rimuova il piombo dall’acqua. Poiché le cellule di lievito sono incapsulate, possono essere facilmente rimosse dall’acqua una volta pronta da bere.
Lievito di birra: l’importanza dell’idrogel
Patricia Stathatou, ricercatrice presso il MIT Center for Bits and Atoms, la Georgia Tech e assistente docente entrante presso la School of Chemical and Biomolecular Engineering della Georgia Tech, ha spiegato: “Abbiamo l’idrogel che circonda il lievito di birra libero che esiste al centro, e questo è abbastanza poroso da far entrare l’acqua, interagire con il lievito come se si muovessero liberamente nell’acqua, e poi uscire pulito”. E ancora: “Il fatto che lo stesso lievito di birra sia di origine biologica, benigno e biodegradabile rappresenta un vantaggio significativo rispetto alle tecnologie tradizionali”.
I ricercatori hanno previsto che questo processo potrebbe essere utilizzato per filtrare l’acqua potabile che esce da un rubinetto nelle case, o su scala industriale per trattare grandi quantità di acqua negli impianti di trattamento. I ricercatori del MIT, Devashish Gokhale e Stathatou, sono gli autori principali dello studio, pubblicato sulla rivista RSC Sustainability, in collaborazione con Christos Athanasiou, assistente professore di ingegneria aerospaziale alla Georgia Tech ed ex studioso in visita al MIT.
Le capacità del piombo
Il nuovo studio si è basato sul lavoro iniziato da Stathatou e Athanasiou nel 2021, quando quest’ultimo si è trovato come visiting fellow presso il Center for Bits and Atoms del MIT. Nel 2024, gli esperti in questione hanno calcolato che il lievito di birra di scarto eliminato da un singolo birrificio di Boston sarebbe stato sufficiente per trattare l’intera fornitura idrica della città. Attraverso il bioassorbimento, un processo non completamente compreso, le cellule del lievito di birra possono legarsi e assorbire ioni di metalli pesanti, anche a concentrazioni iniziali impegnative inferiori a 1 parte per milione.
Il team del MIT ha scoperto che questo processo potrebbe decontaminare efficacemente l’acqua con basse concentrazioni di piombo. Solo un ostacolo persisteva: come rimuovere il lievito dall’acqua dopo aver assorbito il piombo. In una fortuita coincidenza, Stathatou e Athanasiou hanno presentato la loro ricerca al meeting annuale dell’AIChE a Boston nel 2021, dove Gokhale, un ricercatore del laboratorio di Doyle, ha presentato la propria ricerca sull’uso degli idrogel per catturare i microinquinanti nell’acqua. I due gruppi di ricercatori hanno deciso di unire le forze ed esplorare se la strategia basata sul lievito potrebbe essere più facile da ampliare nel caso in cui il lievito venisse incapsulato in idrogel sviluppati da Gokhale e Doyle.
Gokhale ha detto: “Quello che abbiamo deciso di fare è stato creare queste capsule cave, qualcosa di simile a una pillola multivitaminica, ma invece di riempirle di vitamine, le riempiamo di cellule di lievito. Queste capsule sono porose, quindi l’acqua può entrare nelle capsule e il lievito è in grado di legare tutto il piombo, ma allo stesso tempo non può fuoriuscire nell’acqua”.
Conclusioni
Le capsule sono state realizzate con un polimero chiamato polietilenglicole (PEG), ampiamente utilizzato nelle applicazioni mediche. Per formarle, i ricercatori hanno sospeso il lievito liofilizzato in acqua, quindi lo hanno mescolato con le subunità polimeriche: quando la luce UV viene riflessa sulla miscela, i polimeri si uniscono per formare capsule con lievito intrappolato all’interno.
Ogni capsula ha un diametro di circa mezzo millimetro. Poiché gli idrogel sono molto sottili e porosi, l’acqua può facilmente attraversarli e incontrare il lievito all’interno, mentre il lievito rimane intrappolato. In questo studio, i ricercatori hanno dimostrato che il lievito incapsulato potrebbe rimuovere tracce di piombo dall’acqua con la stessa rapidità del lievito non incapsulato dello studio originale del 2021 di Stathatou e Athanasiou.
