L’italiana d’Arizona inventa un futuro tutto all’idrogeno

TUTTOSCIENZE

03/04/2013

Invenzione al femminile celebrata dal Premio l’Oréal

LUIGI GRASSIA

INVIATO A PARIGI

L’idea di base è semplice (poi realizzarla è tutto un altro discorso, ma pian piano ci arriviamo): esistono già, belle e pronte in natura, certe sostanze, chiamate proteine, che operano negli organismi e sono capaci di produrre cose utili alla vita ma anche utilissime (guarda caso) all’industria; alcune di loro dentro alle cellule fabbricano elementi puri e persino metalli. Allora l’idea è: perché non prendiamo queste proteine e le mettiamo a lavorare per noi? Detto e fatto, in Arizona una scienziata italiana sta sviluppando un progetto finanziato dal governo americano per creare proteine artificiali, cioè non esistenti in natura, o per essere più precisi: proteine modificate, differenti in qualche carattere specifico da quelle naturali e capaci di produrre sostanze in modo più efficiente dal nostro punto di vista. Per scendere ancora di più nel dettaglio, la ricercatrice Marina Faiella ha già costruito e sta costruendo presso la Arizona State University proteine artificiali sempre più efficienti come catalizzatori per ottenere idrogeno puro. 

La Faiella ha 28 anni e per il suo contributo a questa ricerca ha ricevuto la settimana scorsa a Parigi uno dei premi «For Women in Science» attribuiti da L’Oréal in collaborazione con l’Unesco. 

Perché produrre idrogeno è importante? Questo elemento è utilissimo nello sviluppo di tecnologie eco-sostenibili; è il più ecologico dei combustibili e dei carburanti, perché quando brucia si combina con l’ossigeno, formando pulitissima acqua. È il sogno degli ambientalisti. In Italia c’è già qualche distributore di idrogeno per auto e c’è persino una centrale che genera elettricità bruciando idrogeno (a Fusina, Venezia). Però l’idrogeno puro è difficile e molto costoso da produrre. Lo si può ricavare per elettrolisi dall’acqua, scindendo le molecole in due atomi di idrogeno e uno di ossigeno; ma questo richiede energia, tanta quanta se ne ricava alla fine bruciando l’idrogeno e riottenendo l’acqua originaria; e si capisce che in un procedimento del genere, in cui alla fine si ha la stessa cosa che si aveva all’inizio, non ci può essere vantaggio energetico. Oppure l’idrogeno si può ottenere con meno energia, partendo dal metano, ma allora servono catalizzatori costosi a base di platino, che per di più sono inquinanti. Insomma queste strade già battute sono vicoli ciechi. Ecco quindi l’utilità del lavoro americano di Marina Faiella: se riusciamo a far produrre l’idrogeno alle proteine modificate, otteniamo un combustibile economico e non inquinante in quantità illimitata. L’America ci crede e il relativo programma federale vale 700 milioni di dollari. Nel ricevere il premio L’Oréal alla Sorbona, la Faiella ha detto (scherzando, ma mica tanto) che «forse fra un po’ di tempo faremo anche il pieno agli iPad con l’idrogeno!».  Spiega la vincitrice: «Esiste nei batteri una classe di proteine, chiamate idrogenasi, che producono idrogeno per usarlo in una serie di funzioni vitali. Ma queste proteine sono difficili da utilizzare industrialmente. Lavorano in una maniera molto complessa, e l’idrogeno è estremamente reattivo con l’ossigeno», perciò rischia di andare perso non appena prodotto». Quindi nel suo laboratorio in Arizona la Faiella crea bio-proteine artificiali, modificate rispetto agli originali batterici, capaci di fornirci idrogeno in modo più controllabile. Come si fa, all’atto pratico? Il lavoro si divide in due parti: una di fronte al computer e l’altra nel classico laboratorio chimico con provette e alambicchi. «Per prima cosa - dice la ricercatrice - si disegna un modello al computer della proteina modificata, cercando di farla lavorare nel modo che vogliamo». Si individuano nella proteina originaria i «centri catalitici», strutture che producono l’idrogeno, poi li si estrae e li si ricolloca in una proteina più semplice e manipolabile.  Quindi si verifica se questo funziona nel laboratorio di chimica, e qui Marina Faiella dice di sentirsi a casa: «Sono figlia d’arte. I miei genitori sono chimici e io da sempre volevo occuparmi di chimica per lavorare con le provette». L’operazione sulle proteine che va dal computer al laboratorio non si fa una volta sola e non è a senso unico: «È un ciclo iterativo. Si parte da un primo modello, poi si vede se funziona in laboratorio, cioè quanto idrogeno la proteina produce, e che cosa invece non va, allora si migliora il modello al computer, poi si torna in laboratorio e così via. Ci si avvicina all’obiettivo a mano a mano». Non è un caso che L’Oréal abbia istituito un premio internazionale per la ricerca. La cosmesi può sembrare qualcosa di frivolo e invece si tratta di inventare prodotti sempre nuovi che poi finiscono sulla pelle, i capelli e gli occhi; tutto deve funzionare bene o sono dolori (anche legali). L’Oréal ha laboratori a Parigi, a Settimo Torinese e a Chicago. Da 1998 «For Women in Science» ha attribuito premi mondiali e borse di studio nazionali a centinaia di scienziate affermandosi come l’equivalente di un Nobel al femminile per tutte le discipline scientifiche. Il suo scopo: fornire esempi positivi alle ragazze perché sappiano che la scienza fa per loro.