Hermetia illucens: la mosca prodigiosa

 

Piero Sagnibene

 

Mediamente, ogni abitante del pianeta produce 500 Kg di rifiuti l’anno, dei quali almeno il 35-40% sono rifiuti organici. Secondo alcune stime, la popolazione umana nel 2050 avrà superato gli 11,5 miliardi di persone e la quantità di questi rifiuti raggiungerà la cifra di sei miliardi di tonnellate circa, sommandosi alle giacenze che già inondano il pianeta. Già oggi, l’attuale sistema di gestione in molti paesi risulta insufficiente o incapace di smaltire questa enorme quantità di rifiuti. I sistemi di smaltimento prospettati (termo-bruciatori ipocritamente chiamati termo-valorizzatori, discariche, impaccaggio, differenziazione, ecc.) non consentono di liberarsene se non aggravando lo stato già compromesso degli ambienti, o lo consentono in minima parte e i rifiuti organici si decompongono come inquinanti, producono percolati tossici o, laddove vengono bruciati, si trasformano per un terzo in residui dannosi che richiedono siti speciali di contenimento, e per due terzi in inquinamento aereo, fumi con poteri citotropici che impregnano tutta la materia vivente, con danni incalcolabili per la salute degli umani, delle piante e delle altre forme di vita.
Esistono alternative a questo stato di cose oppure l’umanità è condannata ad annegare nei propri rifiuti? È possibile una circolarità eco-sostenibile al 100% e a bassissimi costi che ci consenta di smaltire in maniera naturale la frazione organica dei rifiuti e che, al tempo stesso, recuperi il grandissimo valore dei materiali organici rimettendoli in ciclo nei processi utili all’uomo?
Da una piccola famiglia di Ditteri, che comprende non più di 2300 specie, e la cui importanza economica e sanitaria è stata finora considerata molto modesta, ci viene un aiuto insperato per risolvere il problema dello smaltimento e del riutilizzo della materia organica di scarto: Stratiomyidae (Diptera Brachycera Stratiomyidae), così chiamata dal greco στρατι?τες-stratiôtês (soldato) e μ?ς-mys (mosca) o dal latino stratiotuicus (militare), popolarmente chiamate in inglese soldier flies (mosche soldato) e in tedesco Waffenfliegen (mosche armate).
La ragione di questi nomi sembra essere dovuta al fatto che, negli adulti, il meso-scutello si presenta provvisto di spine. La caratteristica che ne fa interessanti indicatori biologici delle acque inquinate è la loro resistenza alle sostanze tossiche, anche se questa resistenza non vale per tutte le specie. Un esempio di questa notevole resistenza è mostrata nelle acque sulfureo-termali: dove la concentrazione di H₂S è debole (idrogeno solforato, una sostanza estremamente tossica poiché irritante ed asfissiante) agli Straziomidi si associano anche Ditteri di altre famiglie, ma là dove la concentrazione di H₂S è particolarmente forte solo gli Straziomidi sono in grado di resistervi. Tuttavia si osserva che gli Straziomidi scompaiono rapidamente appena le condizioni di conservazione delle acque di uno stagno o di una palude non sono più quelle naturali. Molte belle specie a colorazione giallo-nera (Stratiomys) o verde (Oxycera) sembrano scomparse in coincidenza con l’antropizzazione di queste zone ed in contrasto con la straordinaria diffusione di una specie di origine tropicale, la Hermetia illucens, le cui larve coprofaghe o saprofaghe si sono diffuse in tutte le fognature e le concimaie e dovunque trovino materia organica da demolire e consumare.

Gli Straziomidi per la maggior parte sono insetti sub-tropicali; in Europa ve ne sono 5 Sottofamiglie: Beridini, Sargini, Strazomiini, Clitellarini, Pachigastrini. Hanno dimensioni da 2 a 20mm, corpo appiattito e dai colori vivaci (verde, bianco, giallo su fondo nero) spesso metallici. Gli adulti frequentano fiori, specialmente ombrellifere ed asteracee, in pieno sole, succhiando nettare.

La Hermetia Illucens è originaria delle Americhe ma attualmente si è diffusa fino a diventare cosmopolita. Popolarmente viene chiamata black soldier fly (mosca soldato nera). Il corpo è lungo 15-20 mm, di colore nero, con riflessi metallici blu-verdi e l’estremità dell’addome rossastra. Nell’addome il secondo tergite presenta aree traslucide, da cui il nome specifico illucens. Il capo è largo e gli occhi molto sviluppati. In fase di riposo, le ali membranose vengono sovrapposte e ripiegate sull’addome orizzontalmente, zampe nere con tarsi biancastri ed antenne lunghe circa il doppio della testa. Le uova (circa 1mm di lunghezza) sono bianco-crema, giallo-pallido e si schiudono in due-quattro giorni. Sono prevalentemente saprofaghe e si ritrovano in materiali organici vegetali ed animali in decomposizione, in escrementi, nei suoli umidi delle lettiere, sotto cortecce di alberi.

Le loro larve nei primi stadi hanno il corpo cilindrico e fusiforme, lungo di 1,5-2mm e marcatamente segmentato. Il tegumento è fortemente sclerotizzato e la cuticola contiene carbonato di calcio in forma di cristalli esagonali che vanno a formare una micro-scultura caratteristica. La larva è eucefala (cioè la capsula cefalica è liberamente articolata sul protorace e non infossata) e apoda (senza zampe). La larva ha dimensioni di 1 fino a 3-5cm, il capo è molto più sottile del torace e l’addome progressivamente più stretto. Lo sviluppo embrionale comprende sei stadi di accrescimento; al sesto stadio si ha la riduzione delle parti boccali e l’aumento delle inclusioni di carbonato di calcio sulla cuticola. In questa avviene l’impupamento, nella cuticola larvale (esuvia); la pupa ristruttura l’organismo in forma di adulto che poi sfarfalla. Gli adulti non si nutrono, utilizzano le riserve nutritive accumulate allo stadio larvale, e non hanno più rapporti col substrato, se non per la ovideposizione.

L’importanza della Hermetia, dal punto di vista della entomologia applicata, è data dalle larve e dal loro lavoro. In generale gli Stratiomidi sono ecologicamente importanti in quanto organismi che intervengono nel ciclo del carbonio e nelle prime fasi della decomposizione delle materie organiche. Si ritrovano, infatti, nei rifiuti organici sottoposti a compostaggio, nel letame, nei liquami.
La larva di H. illucens, con i suoi 6 stadi di accrescimento, risulta prodigiosa come formidabile biodigestore della materia organica ed attrice della sua trasformazione; è infatti capace di convertire scarti organici, sottoprodotti di origine vegetale e animale, letame, ecc. in materie prime per mangimi, fertilizzanti, biodiesel, cosmetici, estraendo nutrienti e migliorando la struttura dei substrati. Essa può virtualmente riciclare fino all’85% della biomassa ingerita, con un rendimento medio di 800g ed oltre di biomassa larvale a partire da 4kg di scarti, in relazione alle proteine ed ai carboidrati degli scarti a, cui si aggiunge il frass. Il frass è un compost, ricco di fosforo, potassio, micronutrienti, ottenuto dalle deiezioni degli insetti, il substrato esausto e i residui di chitina prodotti dalle diverse mute. Può venire utilizzato come biofertilizzante in agricoltura, per arricchire il terreno di sostanza organica con azioni biostimolanti (difesa dalle malattie, stimolazione della rizosfera e produzione di fitormoni).

Inoltre le larve di Hermetia possono rimuovere inquinanti e contaminanti (es. micotossine, batteri patogeni), contribuendo così alla bonifica degli ecosistemi. Le larve di Hermetia contengono nucleotidi (unità molecolari che compongono gli acidi nucleici DNA e RNA), usati come stimolanti in acquacoltura, a livelli equivalenti a quelli delle farine di pesce. Inoltre contengono 78 peptidi e 57 proteine ad elevata capacità anti-ossidante, con importanti potenzialità alimentari, cosmetiche e farmacologiche.
Il principale contributo delle larve di mosca alla biodegradazione sembra essere l’aerazione meccanica che determina una maggiore perdita di acqua e ammoniaca, favorendo la crescita di microrganismi aerobi.
Durante la biodegradazione, operata dalle larve di Hermetia, la temperatura del substrato aumenta, il pH cambia, da neutro ad alcalino. Aumenta il rilascio di ammoniaca, l’attività di alcuni enzimi all’interno del mezzo cambia notevolmente. Grazie a tutto questo, l’umidità e l’odore forte, nel letame biodegradato, diminuiscono. Il letame lavorato dalle larve di Hermetia ha una struttura granulare sciolta, con odore terroso, e può essere usato come compost e fertilizzante organico.
I residui di letame possono essere utilizzati anche come “ammendanti” (cioè sostanze naturali organiche che modificano e migliorano le proprietà e le caratteristiche chimiche, fisiche, biologiche e meccaniche di un terreno), per ridurre il numero di cisti, uova e giovani di diverse specie di nematodi. L’ulteriore trattamento dei residui di letame digerito, mediante compostaggio aerobico, può portare a una più rapida perdita di fitotossicità e, durante la fase termofila del compostaggio, aiutare ad eliminare gli agenti patogeni.
Il rapido ciclo di sviluppo l’estrema voracità delle larve di Hermetia consentono lo smaltimento di rifiuti organici ad alto impatto ambientale, es. liquami degli allevamenti zootecnici intensivi, i reflui dell'industria agroalimentare, i rifiuti solidi urbani. Allevamenti della Hermetia sono già utilizzati per lo smaltimento e riciclaggio dei reflui e dei rifiuti solidi, sfruttando il potere di biodigestori delle larve, per ridurre il volume dei rifiuti ed a costi relativamente bassi, mediante bioreattori in grado di trattare qualsiasi tipo di rifiuto organico mediante l'utilizzo della fase larvale della Hermetia, anche in zone climatiche estreme.

Ne derivano benefici considerevoli come: riduzione del 30 -55% del volume dei rifiuti in appena 2 settimane, abbattimento del carico inquinante dei rifiuti (in termini di azoto, fosforo, sostanza organica) e degli odori, impatto sanitario di gran lunga minore rispetto al altri sistemi di biodigestione, facilità di recupero delle larve che, nella fase di pre-impupamento si allontanano dal substrato.

Il materiale organico trattato viene destinato all'impiego come fertilizzante o per la produzione di biogas. La produzione di energia alternativa da biomassa, che prevede l'impiego delle larve come digestori su scarti alimentari e l'estrazione delle riserve lipidiche dalle pupe per la produzione di olio additivo per biodiesel, sarebbe in grado di fornire una produzione annua di quasi 1800hl di olio per ogni ettaro di superficie bio-reattiva investita, circa 500 volte i 3,8hl annui prodotti da una medesima superficie coltivata a soia. Le larve e le pupe di Hermetia illucens contengono una grande quantità di grasso, una preziosa materia prima per la produzione di biodiesel. Il grasso viene estratto mediante etere di petrolio e modificato mediante esterificazione catalizzata da acidi grassi liberi e trans-esterificazione catalizzata da alcali. Al termine di questi passaggi, il biodiesel prodotto è paragonabile al biodiesel a base vegetale.

Oltre all’utilizzo delle larve per l’alimentazione e alla produzione di biodiesel, le larve producono sostanze biologicamente attive (antibatteriche, antitumorali, stimolanti la crescita) che possono essere facilmente estratte dai corpi larvali e diventare di grande interesse per l’industria farmaceutica.
Si sta sperimentando anche di creare packaging sostenibili (imballaggi o contenitori) utilizzando chitosano (da chitina estratta dalle larve) per estendere la data di scadenza di vari prodotti alimentari (es. frutta, verdura, formaggi).
Larve di Hermetia illucens, in entomologia forense e in medicina legale, sono utilizzate come misuratore cronologico dello stato di decomposizione di un cadavere, per stimare il momento in cui si è verificata la morte di un individuo e ricavare eventuali altre informazioni relative al luogo e alle circostanze del decesso.
La Hermetia illucens ci prospetta una formidabile circolarità, ecosostenibile al 100% ed a bassissimo costo, grazie alle larve che rendono possibile smaltire in maniera naturale la frazione organica dei rifiuti urbani, mentre dalle loro proteine, oltre al mangime per animali, si ottengono biomateriali per la realizzazione di packaging alimentari ed anche di strumenti per l’ambito biomedicale, sostanze biodegradabili in tempi compatibili con lo sviluppo delle popolazioni umane.
Vale la pena considerare i costi, davvero irrisori, della organizzazione massiva della bio-digestione ed i vantaggi, anche economicamente rilevanti, che ne derivano, e gli studi che alcune università italiane stanno portando avanti sulla Hermetia e cominciare a progettare cicli integrati di smaltimento dei rifiuti che il pianeta e la salute umana non sono più in grado di sopportare.
La gravità del problema dei rifiuti, lo dico solo di passata, comporta, tra l’altro, la gestione criminale del loro smaltimento, fatto con occultamenti sotto i terreni agricoli che ha già avvelenato molte terre coltivate e molti paesi poveri divenuti discariche di rifiuti importati.

 

 

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