BioAsteroid: come funghi e batteri estraggono platino e palladio nello spazio (e perché cambia tutto)

L’esperimento condotto sulla ISS dimostra che il “biomining” non è solo teoria: in microgravità alcuni funghi lavorano meglio che sulla Terra. Una svolta per la Space Economy che guarda all’autosufficienza e non solo al turismo.

L’idea che l’esplorazione spaziale dipenda esclusivamente da razzi più grandi o motori più efficienti è, a ben vedere, un retaggio del passato. La vera sfida per una presenza umana sostenibile oltre l’orbita bassa non è tanto “come arrivarci”, ma “come restarci” senza dipendere da costose missioni di rifornimento dalla Terra. La risposta potrebbe trovarsi in una combinazione inaspettata: meteoriti e microbi.

Un recente studio pubblicato su npj Microgravity, frutto dell’esperimento BioAsteroid condotto a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), ha fornito la prima prova concreta che funghi e batteri possono essere utilizzati per estrarre metalli preziosi e rari direttamente dagli asteroidi, anche in condizioni di microgravità. E, sorpresa, in alcuni casi lo fanno meglio nello spazio che sulla Terra.

Il problema logistico (ed economico)

Portare un chilogrammo di materiale sulla Luna o su Marte ha costi proibitivi. La logistica spaziale impone un cambio di paradigma: passare dal trasporto di risorse all’ISRU (In-Situ Resource Utilization), ovvero l’utilizzo delle risorse in loco. Gli asteroidi sono ricchi di metalli fondamentali, dai gruppi del platino (PGE) alle terre rare, essenziali per l’elettronica, le celle a combustibile e i catalizzatori industriali.

Tuttavia, estrarre questi metalli in assenza di gravità non è semplice. I metodi chimici tradizionali (lisciviazione) dipendono dalla dinamica dei fluidi, che nello spazio si comporta in modo bizzarro per l’assenza di convezione naturale. Qui entrano in gioco i “bio-minatori”.

Fig. 1. L’esperimento BioAsteroid. (A) L’astronauta della NASA Michael Scott Hopkins inserisce i contenitori dell’esperimento nel KUBIK (crediti: ESA/NASA); (B) Le sei unità hardware inserite nel KUBIK a bordo della ISS (crediti ESA/NASA); (C) Logo BioAsteroid, creato da Sean McMahon (Università di Edimburgo); (D) Diagramma di flusso dell’esperimento. Dopo la preparazione, i campioni sono stati integrati nelle unità sperimentali (EU) insieme al mezzo e al fissativo. Le EU sono state lanciate sulla ISS (ovale blu), dove sono state installate negli incubatori KUBIK e sottoposte a microgravità (µg), oppure conservate per l’incubazione sulla Terra per il controllo della gravità terrestre (g terrestre, ovale giallo). Le fasi in verde facevano parte del periodo sperimentale (19 giorni). I passaggi di conservazione sono stati omessi. Da Nature

L’esperimento BioAsteroid: microbi contro roccia

I ricercatori dell’Università di Edimburgo e della Cornell University hanno inviato sulla ISS dei piccoli reattori contenenti frammenti di meteorite L-condrite (una roccia spaziale comune, ricca di metalli ma eterogenea). A questi frammenti sono stati applicati due microrganismi specifici:

1. Sphingomonas desiccabilis: un batterio noto per la sua capacità di sopravvivere in ambienti aridi.
2. Penicillium simplicissimum: un fungo filamentoso già utilizzato sulla Terra per processi di bio-lisciviazione.

L’obiettivo era verificare se questi organismi potessero catalizzare il rilascio di 44 elementi chimici, con un focus particolare sui metalli del gruppo del platino (PGE): Rutenio, Palladio e Platino.

L Condrite – Fonte Wikipedia

Risultati: il “Fungo Spaziale” batte la chimica inerte

I risultati, analizzati dopo il ritorno dei campioni a Terra, hanno mostrato dinamiche affascinanti che sfidano l’intuizione.

Mentre la lisciviazione non biologica (chimica semplice) ha mostrato prestazioni altalenanti a causa della microgravità, riducendo drasticamente l’efficienza per alcuni metalli come il palladio, il fattore biologico ha compensato, e in certi casi, sovraperformato.

• Il primato del fungo: Il Penicillium simplicissimum si è rivelato il vero protagonista. In condizioni di microgravità, ha aumentato l’estrazione di palladio e platino rispetto ai controlli non biologici. In particolare, per il palladio, l’estrazione è aumentata di 5,5 volte rispetto al controllo abiotico nello spazio.
• Adattamento metabolico: L’analisi metabolomica (lo studio dei processi chimici cellulari) ha svelato che lo stress della microgravità ha spinto il fungo a produrre maggiori quantità di acidi carbossilici. Questi acidi agiscono come agenti complessanti, “sbloccando” i metalli dalla matrice rocciosa del meteorite. È come se l’ambiente ostile avesse reso il fungo più “affamato” e aggressivo nell’attaccare la roccia.
• Il batterio difensivo: Al contrario, il batterio S. desiccabilis ha avuto prestazioni inferiori nell’estrazione dei metalli preziosi in orbita. La causa probabile è la formazione di un biofilm protettivo sulla roccia che, paradossalmente, ha schermato il materiale invece di corroderlo, un fenomeno noto anche sulla Terra nella protezione dalla corrosione.

Parte dell’esperimento
Nature

Tabella comparativa: Efficienza in Microgravità

Ecco una sintesi di come i diversi approcci hanno reagito all’ambiente spaziale rispetto ai metalli del gruppo del platino:

Perché è importante per l’economia spaziale

Non stiamo parlando di portare asteroidi d’oro sulla Terra per far crollare il prezzo dei metalli (scenario ancora lontano e logisticamente folle). L’importanza è l’autosufficienza delle colonie.

Il Palladio, ad esempio, è cruciale. Sulla Terra ha un valore di mercato elevato (circa 36 dollari al grammo al momento della stesura dello studio), ma nello spazio il suo valore è incalcolabile per le sue proprietà:

• È un catalizzatore eccezionale per le reazioni chimiche.
• Agisce come una “spugna di idrogeno”, capace di assorbire fino a 900 volte il suo volume, fondamentale per le celle a combustibile e lo stoccaggio di energia in missioni a lungo raggio.

La capacità di estrarre anche piccole quantità di questi materiali in situ, utilizzando microrganismi che si autoriproducono e richiedono pochissima energia (basta nutrirli con scarti organici o soluzioni minime), rappresenta un vantaggio economico asimmetrico rispetto al trasporto di macchinari pesanti per l’estrazione mineraria tradizionale.

Una nuova via d’estrazione

Questa nuova ricerca apre  strade interessanti. Invece di spendere capitale (energia e denaro) per spostare materia inerte (trivelle, acidi pesanti), si investe in “lavoro biologico”. I microbi sono la forza lavoro a basso costo dello spazio: non scioperano, si adattano e, come dimostrato, in condizioni di stress (microgravità) diventano persino più produttivi.

C’è un’interessante ironia nel fatto che la tecnologia più avanzata per colonizzare le stelle potrebbe non essere un reattore a fusione, ma una muffa simile a quella che attacca il pane vecchio, geneticamente o ambientalmente ottimizzata per “mangiare” sassi spaziali.

Verso la bio-fabbrica spaziale

Lo studio conclude che non esiste una soluzione unica (“one size fits all”). Il batterio che ha fallito col platino potrebbe essere eccellente per estrarre terre rare in condizioni di gravità marziana (come suggerito da precedenti studi BioRock). Il fungo è il re del platino in microgravità.

Il futuro della space economy vedrà probabilmente l’uso di consorzi microbici artificiali, cocktail di batteri e funghi progettati su misura per il tipo di asteroide e la gravità disponibile. Non è più fantascienza, è ingegneria di processo. E se un giorno vedremo una stazione di rifornimento tra la Terra e Marte, è molto probabile che all’interno delle sue cisterne ci siano miliardi di microscopici operai fungini al lavoro, silenziosi ed efficienti, a garantire che l’umanità possa continuare il suo viaggio.

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