Bacillus nel trattamento delle acque reflue

Perché Bacillus produce gli enzimi che il compito richiede

Gli enzimi che idrolizzano i fanghi — proteasi, amilasi, lipasi e cellulasi — sono, in larghissima parte, quelli che le specie di Bacillus sono apprezzate per produrre su scala industriale. Le rassegne del settore degli enzimi industriali riportano che circa la metà del mercato globale complessivo degli enzimi deriva da Bacillus, con le sole proteasi che rappresentano una quota rilevante di tutti gli enzimi venduti, e che l'alfa-amilasi è principalmente un prodotto di Bacillus. Specie note come cavalli di battaglia — Bacillus subtilis, licheniformis, amyloliquefaciens e i loro affini — sono nominate ripetutamente come produttrici ad alta resa, e ceppi selezionati hanno dimostrato di secernere da venti a venticinque grammi di enzima per litro, collocandole tra gli organismi industriali più produttivi conosciuti.

Questo conta sul piano commerciale oltre che biologico. Poiché gli organismi che producono questi enzimi vengono tutti acquistati da una simile manciata di fermentatori, gli enzimi in sé non sono il punto in cui un fornitore differisce in modo significativo da un altro. Ciò che un prodotto serio azzecca è quali ceppi siano presenti, se producano gli enzimi di cui un dato sistema ha bisogno e se siano ancora vitali nel formato in cui vengono venduti — il che porta la discussione alla spora.

L'endospora, e perché il prodotto può essere venduto secco

Sotto stress, una cellula di Bacillus forma un'endospora: una cellula metabolicamente dormiente costruita per sopravvivere. La letteratura sulla sporulazione la descrive come resistente a temperature estreme, disidratazione e radiazioni ionizzanti, con stime di longevità che vanno da migliaia a milioni di anni, e capace di riprendere la crescita — germinando — quando le condizioni ambientali segnalano che ne vale la pena. La formazione di spore è un tratto distintivo dei Firmicutes Gram-positivi, il phylum a cui Bacillus appartiene.

Per un prodotto di trattamento, quella biologia è un dono. Una cellula dormiente e resistente alla disidratazione può essere essiccata, confezionata, immagazzinata e spedita, per poi germinare quando raggiunge acqua calda e substrato organico. Gli organismi che svolgono il lavoro di riduzione dei fanghi sono, opportunamente, proprio quelli che si essiccano meglio — per cui un formato secco non comporta alcun costo biologico, e i due formati secchi della gamma di lancio sono secchi per questa ragione anziché per la sola comodità della durata di conservazione.

Il contrasto con i nitrificanti, e ciò che esso preclude

Il modo più chiaro per capire perché la spora conta è guardare un organismo che non ne ha. I batteri nitrificanti — Nitrosomonas e Nitrobacter, che ossidano l'ammoniaca e il nitrito e sono quindi gli organismi che contano per un'autorizzazione sull'azoto — sono Proteobatteri Gram-negativi, non Firmicutes. Non possono formare endospore, perché la formazione di endospore è un tratto dei Firmicutes, e il registro sperimentale ne conferma la conseguenza: una coltura di laboratorio di Nitrosomonas europaea non ha potuto essere recuperata dopo l'essiccazione all'aria. Una coltura pura fabbricata si comporta allo stesso modo. Muore.

Questa non è una distinzione di marketing travestita da scienza. Discende direttamente da dove questi organismi si collocano nell'albero della vita, ed è il singolo elemento di microbiologia più rilevante per chiunque debba scegliere tra i formati: il formato che raggiunge i fanghi di fondo e il formato che trasporta i nitrificanti non sono, per solide ragioni biologiche, lo stesso prodotto.