Dall’EMPA arriva un materiale vivente che unisce funghi e piante, rilancia il latifoglie svizzero e che suggerisce usi più avanzati della biomassa

Nel dibattito europeo sulla gestione forestale, una delle questioni più concrete riguarda il destino del legno di latifoglia. In Svizzera, come in altre aree alpine, il cambiamento climatico, la pressione di parassiti come il bostrico e la necessità di rendere i boschi più resilienti stanno favorendo una presenza crescente di specie decidue. Il problema, però, non è soltanto silviculturale. È anche industriale: una quota rilevante di questo legno continua infatti a essere avviata troppo presto alla combustione, cioè alla fase finale della sua vita utile, con il risultato di liberare nuovamente nell’atmosfera la CO2 accumulata durante la crescita dell’albero

È in questo quadro che si colloca il lavoro dell’EMPA, i Laboratori Federali Svizzeri per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali, che stanno sperimentando modi per attribuire nuove funzionalità al legno. L’idea non è semplicemente decorativa. Negli ultimi anni il materiale naturale è stato studiato come supporto per proprietà magnetiche, idrofobiche o persino per applicazioni legate alla generazione elettrica. L’ultima frontiera presentata dal gruppo guidato da Francis Schwarze, del laboratorio Cellulose & Wood Materials di San Gallo, è però quella più sorprendente sul piano simbolico e progettuale: far brillare il legno al buio

Dietro l’effetto visivo non c’è una vernice, né un LED nascosto, né un trattamento superficiale fotoluminescente nel senso convenzionale del termine. C’è invece un processo biologico controllato che nasce dall’interazione fra il legno e un fungo lignivoro. Il risultato è un bioibrido naturale, cioè un materiale composito in cui una matrice vegetale e un organismo vivente continuano a cooperare per generare una funzione percepibile: l’emissione di luce verde.

Dal bosco al laboratorio senza perdere la logica biologica

Il protagonista di questa ricerca è il Desarmillaria Tabescens, noto come chiodino senza anello o ringless honey fungus. In natura è considerato un patogeno, responsabile di carie bianca e quindi di degrado del legno. Proprio questa capacità, tuttavia, lo rende interessante per chi studia nuovi materiali. Alcune specie affini producono infatti luciferina, una sostanza coinvolta in un processo enzimatico in due fasi che porta alla bioluminescenza. Quando i filamenti fungini colonizzano il legno, il materiale può quindi emettere una luce verde visibile al buio

“Il legno luminoso naturale fu descritto per la prima volta circa 2.400 anni fa dal filosofo greco Aristotele”,

osserva Francis Schwarze, ricordando come ciò che oggi appare futuribile sia in realtà un fenomeno che la natura conosce da millenni

La novità dell’EMPA sta nell’essere riusciti a indurre e controllare il fenomeno in laboratorio. È questo il vero salto innovativo. La bioluminescenza del legno esisteva già come curiosità naturale, il cosiddetto “foxfire” osservabile nel legno marcescente. Ma trasformarla in una piattaforma materiale replicabile, osservabile con strumenti di laboratorio e potenzialmente integrabile in oggetti o componenti significa spostarla dal folklore biologico alla ricerca applicata

Il professor Schwarze ha individuato i funghi luminosi in natura, li ha analizzati in laboratorio e ne ha decifrato il codice genetico. Dopo test preliminari su varie essenze, il gruppo ha scelto di partire dal legno di balsa, materiale a bassissima densità che offre un’architettura favorevole alla colonizzazione fungina e all’osservazione dei processi di degradazione selettiva. La scelta non va letta come una contraddizione rispetto all’obiettivo sul latifoglie svizzero, ma come un passaggio metodologico: per dimostrare la controllabilità del processo serviva anzitutto un supporto sperimentale semplice, permeabile e leggibile dal punto di vista analitico.

Lignina ridotta, cellulosa intatta, struttura ancora stabile

Uno degli aspetti più interessanti della ricerca riguarda la selettività del degrado biologico. Attraverso analisi spettroscopiche, i ricercatori hanno osservato come il fungo agisca sulla lignina, il componente che conferisce rigidezza e resistenza alla compressione. Parallelamente, le analisi di diffrazione ai raggi X hanno mostrato che la cellulosa, fondamentale per la resistenza a trazione, resta invece intatta

Questo dettaglio è decisivo, perché suggerisce che la luminosità non deriva da una distruzione indiscriminata del supporto ligneo, ma da una trasformazione relativamente mirata. In altri termini, il materiale non perde automaticamente ogni integrità strutturale per il solo fatto di essere colonizzato dal fungo. La stabilità del bioibrido, almeno nelle condizioni sperimentali descritte, resta sufficiente a immaginare impieghi che vadano oltre la pura dimostrazione scientifica

Il processo richiede però condizioni ambientali molto specifiche. Il Desarmillaria Tabescens predilige infatti ambienti fortemente umidi. Nei test di EMPA , i campioni di balsa hanno assorbito fino a otto volte il proprio peso in umidità nell’arco di tre mesi di incubazione, il periodo in cui il bioibrido raggiunge la massima luminosità. La reazione enzimatica si attiva poi al contatto con l’aria e la luminescenza raggiunge il proprio apice dopo circa dieci ore.

“Stiamo ora ottimizzando i parametri di laboratorio per aumentare ulteriormente la luminosità”,

spiega la ricercatrice EMPA Giorgia Giovannini, che ha determinato con analisi di fluorescenza una lunghezza d’onda di circa 560 nanometri, cioè nel campo del verde.

Al momento, il fenomeno dura approssimativamente dieci giorni. Non è ancora abbastanza per immaginare un impiego diffuso in edilizia o illuminazione funzionale, ma è più che sufficiente per aprire una traiettoria di sviluppo nel design dei materiali, nella sensoristica biologica e negli oggetti a forte contenuto narrativo e materico.

Non solo estetica: il valore industriale della cascata d’uso

La forza del progetto non sta soltanto nell’effetto “wow” del legno che si accende. Il suo interesse reale è nella connessione con la cascata d’uso del legno, principio secondo cui una risorsa forestale dovrebbe essere impiegata prima in applicazioni ad alto valore materiale e solo in ultima istanza come combustibile. Dal punto di vista climatico e industriale, questa logica consente di prolungare il sequestro del carbonio, aumentare il valore aggiunto della biomassa e creare filiere più sofisticate intorno a una risorsa rinnovabile

In questo senso, il legno luminoso non va letto come una stravaganza di laboratorio ma come una prova di concetto. Dimostra che il legno può essere riprogrammato attraverso processi biologici, diventando non solo materia prima da tagliare, assemblare o bruciare, ma piattaforma funzionale per nuovi prodotti. È una direzione coerente con una trasformazione più ampia della manifattura, che cerca materiali intelligenti, ibridi, adattivi e a minore intensità energetica rispetto a molte alternative sintetiche

Le applicazioni ipotizzate dai Laboratori Federali Svizzeri per la Scienza e la Tecnologia dei Materiali spaziano dall’ambito tecnico a quello del design di arredo e del gioiello. È facile immaginare superfici, inserti, oggetti artistici o componenti che usino la bioluminescenza non come fonte primaria di illuminazione, ma come segnale, firma visiva, interfaccia atmosferica o elemento identitario. In parallelo, la ricerca offre un contributo alla riflessione sui cosiddetti living materials, materiali viventi o semi-viventi in cui la funzione non è soltanto progettata dall’esterno ma emerge dal comportamento di organismi incorporati

Questo approccio tocca anche una questione culturale più profonda: l’innovazione sostenibile non coincide sempre con l’aggiunta di elettronica. Talvolta significa fare il contrario, cioè sostituire componenti artificiali con processi biologici. Nel caso del legno luminoso, la luce non viene imposta al materiale dall’esterno; nasce da una relazione metabolica interna fra substrato ligneo, umidità, ossigeno ed enzimi.

Bioluminescenza, materiali viventi e scenari ancora aperti

In natura la bioluminescenza è diffusa in organismi molto diversi, dai funghi alle meduse fino alle lucciole. Se si confronta il rendimento quantico delle reazioni luminose, le lucciole raggiungono valori intorno al 40 per cento, le meduse luminose circa il 17 per cento, mentre i funghi si fermano attorno al 2 per cento. Questo significa che la soluzione studiata dall’EMPA a San Gallo non compete con sistemi di emissione più efficienti, ma offre una combinazione unica di origine naturale, integrazione materiale e bassa complessità hardware

Restano naturalmente diversi limiti. Il processo richiede tempi lunghi di incubazione, elevata umidità, un controllo accurato delle condizioni ambientali e una durata ancora limitata della luminescenza. Inoltre, una parte dell’interesse applicativo dipenderà dalla capacità di trasferire l’approccio dal balsa ad altre specie, in particolare ai latifoglie di interesse svizzero, mantenendo un equilibrio accettabile tra emissione luminosa, integrità meccanica e riproducibilità industriale

Ma proprio qui emerge la rilevanza del lavoro. Nella fase attuale non offre un prodotto pronto per il mercato di massa. Offre qualcosa di forse più importante: una nuova grammatica per la valorizzazione del legno. In un momento in cui l’industria forestale e quella dei materiali cercano strade credibili per decarbonizzare, diversificare e trattenere più valore lungo la filiera, un bioibrido capace di illuminarsi mostra che la biomassa può diventare supporto di funzioni inattese senza rinunciare alla propria identità biologica

Per l’osservatore, il punto non è dunque chiedersi se domani avremo case costruite con travi fluorescenti. La domanda più interessante è un’altra: quante proprietà ancora inesplorate possono essere estratte dai materiali naturali se si smette di considerarli soltanto come risorse passive. Il progetto elvetico suggerisce che una parte della prossima innovazione nei materiali non nascerà soltanto da nuovi polimeri o nuovi chip, ma dalla capacità di negoziare con i processi viventi e trasformarli in architetture utili, controllabili e industrialmente significative

Il legno che si illumina, in questa prospettiva, è meno un oggetto finito che un segnale di direzione. Indica che il futuro della materia potrebbe essere sempre meno separato dalla biologia e sempre più costruito dentro alle sue logiche.

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