Utilizzo di batteri marini per disintossicare l'amianto

Tecnologia scientifica

I materiali di amianto, un gruppo di minerali naturali un tempo ampiamente utilizzati in una serie di settori per la loro resistenza e resistenza al calore, sono noti per essere pericolosi per la salute. Sebbene il loro utilizzo sia sostanzialmente diminuito, i minerali non sono vietati negli Stati Uniti e le persone possono ancora esserne esposte quando gli edifici contenenti amianto vengono manomessi durante lavori di ristrutturazione o demolizione.

Il pericolo si è verificato vicino a casa quando diverse scuole nel distretto scolastico di Filadelfia sono state chiuse dopo aver fallito le ispezioni sull'amianto. Penn ha promesso un contributo di 100 milioni di dollari al distretto scolastico – 10 milioni di dollari all’anno per 10 anni – da utilizzare per porre rimedio ai rischi ambientali, tra cui l’amianto e il piombo, negli edifici scolastici pubblici. Tuttavia, sono necessarie migliori opzioni di bonifica per affrontare l’amianto.

Ora, i ricercatori del Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente della Penn mostrano che i batteri provenienti da ambienti marini estremi hanno il potenziale per disintossicare l’amianto. Il loro studio, pubblicato sulla rivista Applied and Environmental Microbiology, suggerisce che i microbi marini potrebbero essere candidati migliori per il biorisanamento dell’amianto rispetto ai funghi e ai batteri del suolo precedentemente testati.

"Volevamo espandere la ricerca sul biorisanamento dell'amianto esplorando modi per ridurre la tossicità di questi minerali per uno smaltimento più sicuro o un riutilizzo come materie prime secondarie", afferma l'autrice senior Ileana Pérez-Rodríguez, assistente professore di scienze della terra e dell'ambiente specializzata nello studio degli enzimi estremofili. microbi delle profondità marine.

Per fare questo, Pérez-Rodríguez ha collaborato con Reto Gieré, che ha una lunga storia nella caratterizzazione dei minerali di amianto. Hanno pensato che questi microbi estremofili potessero essere buoni candidati per il biorisanamento dell’amianto perché utilizzano composti inorganici e interagiscono con una varietà di minerali nei loro ambienti naturali.

Il team si è concentrato su due specie batteriche, Deferrisoma palaeochoriense e Thermovibrio ammonificans, per individuare due aspetti dei minerali di amianto che li rendono pericolosi se inalati: il loro contenuto di ferro, che è in gran parte responsabile degli effetti cancerogeni del materiale, e la loro struttura fibrosa, che provoca infiammazione. .

Per testare la capacità dei microbi di disintossicare l'amianto, i ricercatori li hanno incubati per sette giorni a 60°C o 75°C – le temperature preferite dai microbi – in piccole bottiglie piene di liquido che contenevano anche minerali di amianto. Durante questo periodo, i ricercatori hanno prelevato campioni del mezzo liquido per monitorare la crescita cellulare e i cambiamenti nella composizione chimica, e hanno utilizzato la microscopia elettronica per cercare cambiamenti nella struttura minerale. Hanno scoperto che il D. palaeochoriense, che utilizza il ferro come parte del suo metabolismo, potrebbe rimuovere efficacemente parte del ferro dall’amianto mentre lo utilizza per crescere. Tuttavia, questa rimozione del ferro non ha modificato la struttura fibrosa complessiva del minerale, che è parzialmente responsabile della sua tossicità.

“Si tratta di un processo graduale che porta a prendere un minerale altamente pericoloso e a renderlo meno pericoloso”, afferma Pérez-Rodríguez. "Puoi rendere il minerale meno tossico eliminando la reattività chimica che deriva dal ferro, ma hai ancora quella struttura fibrosa, quindi la domanda successiva è: 'Come possiamo scomporre la forma?'"

I minerali dell’amianto sono composti da una spina dorsale di silicato e studi precedenti hanno dimostrato che la rimozione di ioni di silicio e magnesio da questa spina dorsale può distruggerne la struttura fibrosa. È qui che è entrato in gioco il secondo batterio, T. ammonificans.

"Possiamo vedere attraverso la microscopia che questi microbi incorporano il silicio nei loro biofilm", dice Pérez-Rodríguez. “Di solito quando pensiamo ai biofilm, pensiamo a una sorta di sostanza viscida, ma in questo caso i biofilm sono in realtà piuttosto rigidi; stanno fondamentalmente creando piccole case fatte di rocce.

I ricercatori hanno scoperto che il T. ammonificans potrebbe accumulare silicio dall’amianto “serpentino”, che ha fibre ricci, ma non dall’amianto “anfibolo”, che ha fibre diritte a forma di ago. “Ciò evidenzia davvero la difficoltà di affrontare i trattamenti dell’amianto come una soluzione unica per tutti, date le composizioni chimiche uniche e le strutture cristalline associate a ciascun minerale di amianto”, afferma Pérez-Rodríguez.