Lake Rotsee © Eawag

I batteri che possono battere il cambiamento climatico

I laghi emettono una parte significativa di gas a effetto serra, in particolare metano, un gas venti volte più potente del diossido di carbonio (CO2). Un chilometro quadrato di lago può rilasciare una quantità di metano 800 volte superiore alla stessa superficie di oceano.

Per caso, un gruppo di scienziati svizzeri ha scoperto che alcuni batteri dannosi presenti comunemente nell’acqua dei laghi consumano il metano prima che quest’ultimo venga rilasciato nell’atmosfera. 

L’acqua dolce emette grandi quantità di gas serra

Le emissioni di gas serra legate alle riserve di acqua dolce rappresentano, secondo le stime, il 22% del totale delle emissioni naturali di metano, un valore che sale a tre quarti se si considerano tutti i gas a effetto serra. Le emissioni naturali sono quelle non direttamente connesse alle attività umane, come trasporti o produzione di cibo.

Il metano e altri gas serra sono il risultato della decomposizione di materiale organico sul fondo dei laghi, dove la scarsità di ossigeno crea condizioni particolarmente propizie. La quantità di gas emessi dipende dalla quantità di materiale organico, dalla temperatura e da vari altri fattori tra cui la profondità dell’acqua, il tipo di terreno e la topografia.

Le temperature in aumento aggravano il problema

L’aumento delle temperature interessa in modo particolare laghi e altri specchi d’acqua artici a causa della vasta e differenziata area che ricoprono, degli abbondanti sedimenti organici, come la torba, e della rapida trasformazione da ghiaccio ad acqua appena la temperatura sale.

Methane testing on Lake Rotsee © Eawag

La Svizzera ha 1500 laghi e il 6% delle riserve di acqua dolce europee

La questione delle emissioni legate all’acqua dolce è importante per la Svizzera. Nel Paese si trova infatti il 6% delle riserve di acqua dolce dell’Europa, e circa 1500 laghi e fiumi coprono il 4% circa della sua superficie. Molti di questi laghi sono naturali, ma alcuni sono stati creati per la produzione di energia idroelettrica, un processo che aumenta le emissioni perché, quando passa attraverso le turbine, l’acqua rilascia la maggior parte dei gas serra che contiene.

La produzione di energia idroelettrica non è verde al 100%

Le emissioni di diossido di carbonio del lago di Wohlen, un lago svizzero creato con l’acqua del fiume Aare per produrre elettricità, equivalgono a quelle di 25 milioni di chilometri/auto. L’esperta di chimica ambientale Tonya Del Sontro sostiene che durante l’estate il lago di Wohlen, ricoperto di bollicine, sembra pieno di champagne.

Wohlensee © Martin Abegglen
Wohlensee © Martin Abegglen

«La produzione di energia idroelettrica non è dunque priva di effetti sul clima come si tendeva a pensare in passato», dice Del Sontro. «In un primo momento questo aspetto non era stato preso in considerazione nel calcolo del bilancio dei gas serra», afferma il professor Bernhard Wehrli. Non bisogna comunque dimenticare che le emissioni di una centrale a carbone paragonabile a quella idroelettrica del lago di Wohlen sono 40 volte più elevate e che l’energia idroelettrica resta importante per la Svizzera dal punto di vista ambientale. Un lago come quello di Wohlen, inoltre, presenta emissioni superiori alla media perché vi si concentra il materiale organico trasportato dal fiume, che lo raccoglie a monte in un bacino piuttosto ampio. Questo materiale si deposita rapidamente e comincia a decomporsi. Il lago infine non è molto profondo e questo fa sì che si riscaldi subito, un fattore che accelera la decomposizione. Le emissioni di laghi più profondi e collocati ad altitudini più elevate sono minori.

Una scoperta casuale

Nel giugno del 2017, mentre studiava i laghi svizzeri di Rotsee e Zugo, un gruppo di scienziati dell’Istituto federale per l’approvvigionamento, la depurazione e la protezione delle acque (Eawag) ha scoperto per caso un nuovo componente in questo processo subacqueo di produzione del metano.

A quanto pare alcuni batteri filamentosi del genere Crenothrix consumano una gran parte del metano prima che raggiunga la superficie e l’aria. Noti anche come «batteri del ferro» e capaci di distruggere le condutture posate sott’acqua, questi batteri sono di solito considerati un problema. La nuova scoperta potrebbe trasformali da ostacoli in eroi. Potrebbero infatti rivelarsi i più importanti consumatori di metano nelle riserve di acqua dolce.

Batteri Crenothrix © Eawag
Batteri Crenothrix © Eawag

Secondo il dottor Carsten Schubert, che faceva parte del gruppo di ricercatori, «sembra proprio che finora il ruolo di questi batteri nel ciclo biogeochimico sia stato sottostimato». In realtà, nessuno scienziato aveva cercato questi batteri nell’acqua dei laghi prima che il team dell’Eawag li individuasse per caso. Con l’aiuto di un isotopo stabile, ossia marcando alcune molecole di metano con il carbonio-13, i ricercatori stavano tentando di stabilire quanto metano viene consumato nell’acqua. Gli atomi di carbonio introdotti sono stati in seguito individuati nei batteri utilizzando l’imaging a spettrometria di massa. Il gruppo si aspettava di trovare le molecole marcate nei piccoli batteri di forma rotonda, ma con una certa sorpresa li ha reperiti anche nei lunghi batteri filamentosi del genere Crenothrix. Ancora più sorprendente è stata la quantità di batteri di questo tipo contenenti atomi di carbonio-13. 

Trovare lo stesso tipo di batteri in due diversi tipi di lago è incoraggiante

I ricercatori sostengono che il loro studio ha dimostrato senza ambiguità di sorta il ruolo chiave di questi organismi nel ridurre le emissioni di metano in due laghi stratificati.

«La nostra scoperta», dichiara il dottor Carsten Schubert, «è già stata confermata dal confronto tra due sistemi diversi: questi batteri infatti sono stati trovati in laghi che presentano caratteristiche molto differenti. Uno, il lago di Zugo, è profondo e i raggi del sole non penetrano oltre la linea sotto la quale non c’è più ossigeno ma solo un’alta concentrazione di metano e acqua più fredda. Nel lago di Rotsee, molto meno profondo, i raggi solari attraversano questa linea. Scoprire gli stessi batteri in due ambienti così diversi è incoraggiante».

Carsten Schubert © Eawag
Carsten Schubert © Eawag

Tenere sotto osservazione questo spazio

Si potrebbero introdurre questi batteri nei laghi per ridurre le emissioni di gas serra? Il dottor Schubert si mostra prudente. «I batteri che metabolizzano il metano sono molto particolari, e vivono in condizioni molto particolari. È troppo presto per chiedersi se questi organismi potrebbero essere introdotti artificialmente nei laghi per ridurre le emissioni di questo gas provenienti dalle riserve di acqua dolce».

Il prossimo passo sarà piuttosto quello di verificare se i Crenothrix fanno la stessa cosa anche altrove. I batteri dovranno poi essere studiati a lungo nei vari ambienti in cui saranno individuati per capire come funziona il processo.

Rotsee Svizzera © Eawag
Rotsee Svizzera © Eawag

 

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