La prossima volta che addolcite il caffè, potreste usare zucchero fatto dall’anidride carbonica. Non è uno scherzo: scienziati cinesi hanno sviluppato una tecnologia per creare carboidrati artificiali partendo dai gas serra. Usando enzimi specializzati, riescono a convertire il metanolo in saccarosio con un’efficienza che supera di 8 volte quella della fotosintesi naturale. Una scoperta che potrebbe trasformare radicalmente il modo in cui pensiamo alla produzione alimentare e alla sostenibilità ambientale.
La tecnologia dietro i carboidrati artificiali
Il team dell’Istituto di Biotecnologie Industriali di Tianjin, parte dell’Accademia Cinese delle Scienze, ha sviluppato un sistema di biotrasformazione in vitro che converte il metanolo in saccarosio senza bisogno di terreni agricoli. Il processo sfrutta una cascata di enzimi modificati che mimano e accelerano i processi naturali di sintesi degli zuccheri. La ricerca, pubblicata sulla rivista Science Bulletin a maggio, rappresenta un passo avanti significativo nell’agricoltura cellulare.
La chiave del successo risiede nella progettazione modulare degli enzimi. I ricercatori hanno costruito tre moduli funzionali – Carbonio uno, Carbonio tre e Carbonio sei – che lavorano in sequenza per assemblare molecole complesse partendo da composti semplici. Il percorso di conversione segue lo schema “metanolo → 3-fosfogliceraldeide → glucosio-6-fosfato → saccarosio”, un processo che in natura richiederebbe piante intere e mesi di crescita.
Il metanolo utilizzato come materia prima può essere ottenuto da due fonti principali: rifiuti industriali o conversione diretta della CO2. Nel 2021, un altro team dell’Istituto di Fisica Chimica di Dalian aveva già sviluppato un metodo per convertire l’anidride carbonica in metanolo a bassa temperatura, aprendo la strada a questa applicazione alimentare.
Efficienza record per i carboidrati artificiali
I numeri parlano chiaro: il sistema raggiunge un tasso di conversione dell’86%, trasformando il metanolo in zucchero con un’efficienza che supera di gran lunga qualsiasi processo agricolo tradizionale. La velocità di sintesi raggiunge 0,67 grammi per litro all’ora, un risultato dieci volte superiore ai precedenti benchmark globali.
La produzione giornaliera di zucchero per metro cubo di reattore equivale al raccolto di un ettaro di canna da zucchero. Questo significa che una piccola installazione industriale potrebbe sostituire intere piantagioni, liberando terreni per altri usi e riducendo drasticamente il consumo di acqua.
Ma la versatilità del sistema va oltre il semplice saccarosio. Gli stessi enzimi possono essere riprogrammati per produrre fruttosio, amido, amilosio, amilopectina, cellobiosio e cellooligosaccaridi, tutti carboidrati artificiali utilizzati non solo nell’industria alimentare ma anche farmaceutica e cosmetica.
E l’impatto ambientale?
La Cina consuma circa 15 milioni di tonnellate di zucchero l’anno, di cui un terzo viene importato. Questa dipendenza dalle importazioni rappresenta una vulnerabilità strategica che la nuova tecnologia potrebbe ridurre significativamente. Ma l’impatto va ben oltre la sicurezza alimentare nazionale.
Secondo i calcoli dei ricercatori, se il 10% della domanda mondiale di zucchero venisse soddisfatta attraverso carboidrati artificiali, si potrebbero ridurre le emissioni di CO2 di 360 milioni di tonnellate all’anno. Equivale alla capacità di assorbimento di carbonio di 120 milioni di ettari di foresta aggiuntiva.
La conversione artificiale dell’anidride carbonica in cibo e prodotti chimici offre una strategia promettente per affrontare le sfide ambientali e demografiche, contribuendo alla neutralità carbonica.
Questo approccio rappresenta un cambio di paradigma rispetto alle tecnologie tradizionali di cattura e stoccaggio del carbonio (CCS). Invece di semplicemente sequestrare la CO2, il sistema la trasforma in prodotti di valore economico, creando un ciclo virtuoso tra industria e ambiente.
Sicurezza e futuro dei carboidrati artificiali
La sicurezza dei carboidrati artificiali è sotto la lente di ingrandimento delle autorità di controllo. L’Istituto Cinese di Ispezione Alimentare e Farmaceutica ha avviato una valutazione completa e prevede di completare la dichiarazione di nuovo ingrediente alimentare entro il 2026.
Dal punto di vista molecolare, i carboidrati artificiali sono identici a quelli naturali. Come vi raccontavo in questo articolo sulle proteine dolci, la ricerca di alternative allo zucchero tradizionale sta accelerando in tutto il mondo, spinta dalle crescenti preoccupazioni per la salute e l’ambiente.
I ricercatori stanno già lavorando per migliorare la stabilità degli enzimi e ridurre i costi di produzione. L’obiettivo è rendere il processo economicamente competitivo con l’agricoltura tradizionale entro il 2030, aprendo la strada a una produzione alimentare completamente nuova.
La tecnologia potrebbe estendersi presto ad altri Paesi. L’Europa e gli Stati Uniti stanno valutando investimenti in ricerca simile, mentre le aziende alimentari globali mostrano interesse crescente per questi carboidrati artificiali di nuova generazione.
Siamo di fronte a una trasformazione che potrebbe ridefinire l’intero concetto di produzione alimentare. I carboidrati artificiali non sono più fantascienza, ma una realtà concreta che promette di affrontare simultaneamente le sfide del cambiamento climatico, della sicurezza alimentare e della sostenibilità ambientale. La domanda ora non è più se questa tecnologia si diffonderà, ma quanto velocemente riusciremo ad adattarci a un futuro in cui il cibo nasce dai gas serra.
