I biscotti fatti a partire dalla plastica esistono davvero? Ecco come nascono i µBites

Una bottiglia di plastica non finisce direttamente dentro un biscotto. Nel sistema µBites sviluppato dalla Southern Illinois University Carbondale, il PET e gli scarti agricoli vengono prima sottoposti a un trattamento chimico che li trasforma in composti di carbonio. Lieviti ingegnerizzati utilizzano poi questi composti per produrre proteine, grassi, acidi, vitamine e molecole aromatiche, che possono essere combinati e stampati in 3D per creare un prototipo alimentare ricco di proteine. 81011

L’idea è pensata soprattutto per gli ambienti in cui le normali catene di approvvigionamento alimentare sono difficili da mantenere, comprese le future missioni nello spazio profondo. Il potenziale è notevole, ma le prove disponibili descrivono ancora una piattaforma in fase iniziale, non un prodotto alimentare pronto per la vendita.

Come funziona il processo µBites

1. PET e scarti vegetali vengono trattati chimicamente

I ricercatori utilizzano il polietilene tereftalato, o PET, la plastica comunemente impiegata per molte bottiglie di acqua e bevande, insieme a fusti di mais, foglie e altra biomassa agricola di scarto. I materiali vengono macinati e sottoposti alla dissoluzione idrotermale ossidativa, un processo che combina acqua, ossigeno, calore e pressione per scomporli in molecole di carbonio solubili in acqua. 101113

Questo passaggio è essenziale: il PET intatto e i residui vegetali fibrosi non sono facilmente utilizzabili dai normali microrganismi come materie prime per produrre alimenti. Il trattamento genera invece una sospensione ricca di carbonio che i microrganismi ingegnerizzati possono metabolizzare. 1011

2. I lieviti trasformano il carbonio in ingredienti

Diversi ceppi di lievito vengono programmati per convertire i composti ottenuti in prodotti specifici. Tra i risultati riportati figurano proteine, grassi, acidi organici, vitamine e molecole aromatiche. È stato utilizzato anche il lievito normalmente impiegato per la panificazione, modificato per produrre aromi alla vaniglia; altri ceppi sono destinati a generare composti come il betacarotene. 571013

Il principio è una sorta di “ricostruzione” microbica: non si mangiano direttamente la plastica o gli scarti vegetali, ma si usa il loro carbonio come materia prima per la fermentazione. I prodotti ottenuti dai microrganismi possono quindi essere incorporati in una formulazione alimentare più tradizionale.

3. La miscela viene stampata in 3D

La sospensione prodotta dai microrganismi viene mescolata con fibre, amido e dolcificante. L’impasto viene quindi depositato da una stampante alimentare 3D. I biscotti prototipo hanno la forma della lettera greca µ, da cui deriva il nome µBites, pronunciato “micro-bites”. 101114

La piattaforma è stata concepita per essere modulare. È possibile aggiungere integratori, spezie e altri componenti, mentre il prodotto finale potrebbe avere una consistenza semisolida o liquida, senza essere necessariamente limitato alla forma del biscotto. 1011

Cosa sappiamo su sicurezza, aroma e gusto?

Le indicazioni sono interessanti, ma preliminari. È importante non confondere un prototipo sottoposto a test con un alimento approvato per la vendita e il consumo generale.

La SIU ha riferito di aver valutato un precedente prototipo di biscotto per alcuni parametri di sicurezza e nutrizionali prima di procedere con un’analisi sensoriale condotta da persone. Quel prototipo ha ottenuto un punteggio complessivo di accettabilità pari a 6,5 su 9 in una scala edonica. L’aroma è stato l’attributo più apprezzato, con 7,33 su 9; colore, forma e consistenza hanno superato ciascuno quota 5. 11

Questi risultati suggeriscono che almeno un prototipo è stato giudicato accettabile dal gruppo coinvolto nella prova. Non dimostrano però che l’attuale versione, composta da più ingredienti, sia sicura per un consumo senza restrizioni. Le informazioni pubbliche non riportano tutti i dati necessari per valutare il lavoro in modo indipendente, come il numero completo dei partecipanti, i risultati sui contaminanti, i dati tossicologici o una validazione indipendente della sicurezza attraverso studi sottoposti a revisione paritaria. Altri resoconti indicano inoltre che i test formali sul gusto erano ancora in attesa e che i biscotti non avevano ricevuto l’autorizzazione per il consumo umano. 11

La conclusione più prudente è quindi questa: il progetto ha prodotto un prototipo promettente, con risultati incoraggianti soprattutto per aroma e accettabilità sensoriale, ma non uno snack approvato per il commercio. Prima di formulare giudizi più solidi sul gusto o sul gradimento servirebbero test su consumatori più ampi, controllati e documentati in modo indipendente.

Il ruolo di NASA e NSF

La NASA ha fornito il contesto applicativo attraverso la Deep Space Food Challenge, la competizione dedicata alle tecnologie per produrre cibo durante missioni spaziali di lunga durata. Nel 2021 l’agenzia ha selezionato il progetto µBites della SIU tra 18 proposte statunitensi promettenti e ha assegnato al gruppo 25.000 dollari per proseguire il lavoro nella fase 2. Il sistema era pensato per produrre cibo destinato a quattro persone durante una missione di tre anni su Marte, con un uso limitato di acqua, energia e rifornimenti. 110

La sfida della NASA ha messo in evidenza il problema centrale: durante missioni molto lunghe, gli astronauti avrebbero bisogno di alimenti nutrienti, accettabili e producibili con risorse e scarti limitati. µBites affronta questo obiettivo trattando il carbonio proveniente da materiali di scarto come una possibile materia prima per la produzione microbica di alimenti, invece di affidarsi esclusivamente a ingredienti trasportati dalla Terra. 110

Il contributo del programma CAREER della National Science Foundation, la principale agenzia statunitense per la ricerca scientifica di base, riguarda invece la ricerca collegata alla liquefazione idrotermale della biomassa. Il finanziamento, intitolato “CAREER: Manipulating Polarity to Enhance Hydrothermal Liquefaction of Biomass for Biofuels”, sostiene la scienza alla base del trattamento idrotermale; non costituisce una prova del fatto che il sistema alimentare µBites sia pronto per il mercato. 8

Dove potrebbe essere utile

Missioni nello spazio profondo

Per gli astronauti, un sistema compatto capace di convertire determinati flussi di rifiuti e materiali d’imballaggio conservati in ingredienti alimentari personalizzabili potrebbe ridurre la dipendenza dai rifornimenti. Potrebbe inoltre favorire un modello più circolare per la produzione di cibo durante missioni in cui acqua, energia, spazio di stoccaggio e tempo dell’equipaggio sono risorse preziose. 110

Ambienti estremi o con poche risorse

Sulla Terra, una tecnologia modulare di questo tipo potrebbe essere presa in considerazione nei luoghi in cui agricoltura tradizionale, refrigerazione o consegne regolari sono difficili: per esempio zone colpite da calamità, sottomarini, stazioni polari e altri contesti con risorse limitate. 1113

Si tratta però di possibili applicazioni, non di impieghi già dimostrati. Prima di poter rivendicare vantaggi concreti, la tecnologia dovrebbe dimostrare di funzionare in modo affidabile, sicuro ed economicamente sostenibile in ciascuno di questi ambienti.

Il principale ostacolo: costi e produzione su larga scala

Il costo di produzione riportato è di circa 60 dollari al chilogrammo. Al livello attuale di prototipo, µBites è quindi molto più costoso degli alimenti di base convenzionali. Si tratta di una stima, non di un prezzo dimostrato per la produzione industriale; inoltre, le informazioni disponibili non chiariscono se includa tutti i costi di energia, raccolta e selezione dei materiali, attrezzature, manodopera, controllo qualità, conformità normativa e gestione dei rifiuti.

Per aumentare la scala produttiva, diversi sistemi complessi dovrebbero funzionare insieme:

• impianti ad alta capacità per il trattamento idrotermale ossidativo;
• fermentazione affidabile con ceppi microbici ingegnerizzati;
• recupero dell’acqua e bilanciamento dei nutrienti;
• controllo costante di contaminanti e sottoprodotti indesiderati;
• apparecchiature automatizzate per la formulazione e la stampa 3D; e
• test indipendenti sulla sicurezza e un percorso normativo praticabile. 11

C’è poi la questione dell’accettazione da parte del pubblico. Anche se la chimica e la fermentazione venissero validate, molte persone potrebbero essere riluttanti a mangiare un alimento i cui materiali di partenza includevano rifiuti plastici. Gli stessi ricercatori hanno indicato la necessità di sviluppare un sistema completamente integrato e automatizzato, oltre a ulteriori attività di ricerca e interventi sul piano delle politiche pubbliche. 11

I µBites arriveranno presto nei negozi?

Non sulla base delle prove disponibili oggi. La SIU ha descritto la possibilità che µBites arrivi sulle tavole entro i prossimi anni, ma si tratta di un obiettivo di sviluppo, non di una data di lancio confermata. 11

Prima di diventare un prodotto destinato al pubblico, il progetto avrebbe bisogno di una documentazione più solida sul controllo dei contaminanti, sulla costanza dei valori nutrizionali, sulla sicurezza tossicologica, sull’approvazione normativa, sull’economia della produzione e sull’accettazione da parte dei consumatori. Fino ad allora, µBites va considerato soprattutto un prototipo di ricerca collegato alla NASA, capace di dimostrare una possibilità sorprendente: il carbonio dei rifiuti può essere trattato e convertito biologicamente in ingredienti per alimenti.

È un risultato scientificamente significativo. Ma, per ora, non significa che un biscotto ottenuto a partire dalla plastica sia pronto a entrare nella nostra dispensa.