Dalle spugne alla silice sintetica: il meccanismo riprodotto in laboratorio

Foto al microscopio di una spugna di mare.

Silice green, ecologica ed economica. Ricercatori dell’Istituto di nanoscienze del Cnr di Lecce e dell’Università tedesca di Mainz hanno messo a punto un meccanismo che replica artificialmente il modo in cui organismi, come le spugne di mare, producono questo prezioso composto: un risultato che, stando allo studio pubblicato su Nature Scientific Reports, dovrebbe renderne la produzione industriale meno inquinante e dispendiosa.

COSTO - Preziosa la silice, o biossido di silicio, non lo è in senso stretto: ampiamente diffusa in natura (si pensi alla sabbia), viene utilizzata da molti animali e piante come componente di base per costruire il proprio scheletro. Allo stato naturale, però, è contaminata, e purificarla costa molto – ragion per cui risulta più conveniente produrla con processi industriali molto inquinanti ed energeticamente costosi. Questi costi, ambientali e produttivi, si affrontano comunque: perché la silice, usata da secoli per realizzare vetro e ceramica, viene oggi impiegata anche per le ottime capacità isolanti, tali da renderla ideale per costruire persino lo scudo termico delle sonde spaziali o dello Space Shuttle, e per la natura di semiconduttore, cosa che ne fa una materia prima fondamentale per l’ingegneria elettronica.

SCHELETRO - «In natura», spiega Dario Pisignano, coordinatore del team di ricerca, «organismi come le spugne di mare impiegano una proteina chiamata silicateina per sintetizzare la silice e guidarne la crescita in strutture ordinate, che diventano l’impalcatura del loro scheletro. Noi abbiamo realizzato in laboratorio una silicateina artificiale per ottenere strutture artificiali». Semplificando, il nuovo metodo assomiglia a un processo litografico: si realizza un microscopico stampo, di 10 micrometri, sul quale si deposita la silicateina sintetica, che poi dà inizio al suo lavoro di “costruzione” dello scheletro. Vista le dimensioni alle quali si ragiona, strutture di questo tipo «potrebbero essere integrate come guide ottiche per la luce (cioè come fibre ottiche, ndr) nei cosiddetti lab-on-a-chip, dispositivi diagnostici miniaturizzati dove è necessario trasportare segnali luminosi per distanze molto ridotte con estrema precisione», spiega Pisignano.

APPLICAZIONI - «Stiamo anche lavorando su potenziali applicazioni della biosilice sintetica per realizzare strati elettricamente isolanti per l’elettronica», chiarisce il ricercatore. «Rispetto al processo industriale standard, il meccanismo trovato è leggermente più lento, perché», conclude lo scienziato, «i processi biologici di produzione di silice si svolgono a temperatura ambiente, a pressione atmosferica e con soluzioni acquose neutre». Ma per formare il prodotto finale è richiesta solo qualche decina di minuti, e il risparmio è tale da giustificare l’immediato deposito del brevetto.