Efficient Microrganism: la bioraffineria in casa?

La teoria degli Efficient Microrganism (Em) è stata concepita dal professore Teruo Higa dell'Università di Ryukyu, Giappone. È noto che i microrganismi del suolo hanno un ruolo fondamentale nella biologia delle piante, e di conseguenza influenzano direttamente la produttività agricola. La "scoperta" di Higa riguarda un particolare mix di microrganismi che, secondo il ricercatore giapponese, esalterebbe la fertilità del suolo. Come ogni scoperta scientifica, ha generato una montagna di pubblicazioni, amplificate da altri studi che citano gli studi originali e puntualmente riportano "risultati strabilianti" nel potenziamento della crescita e nel rendimento delle colture 100% biologiche.

Poi il professore brevetta la sua invenzione e fonda un'azienda chiamata Emro (Efficient Microrganisms Research Organization) che dagli anni Novanta è cresciuta fino a diventare una multinazionale. Fin qua si direbbe una bellissima storia di successo che dimostra come la scienza contribuisce allo sviluppo della società. Stanno davvero così le cose?

Fra scienza, filosofia orientale e marketing

Il pensiero di Teruo Higa sembra essere influenzato dalla filosofia orientale dei principi yin e yang, pur senza nominarli. Egli classifica i microrganismi del suolo come "rigenerativi" oppure "degenerativi", una classificazione difficilmente condivisibile dal punto di vista del metodo scientifico. La teoria degli Em è condensata in un libro dal titolo altisonante: Earth Saving Revolution: A Means to Resolve Our World's Problems Through Effective Microorganisms (Em) (¹), ma alcuni argomenti non sono per niente convincenti.
Ad esempio, alla pagina tre dell'edizione in italiano dichiara che "la produttività del riso coltivato in modo tradizionale è di 540 chilogrammi/chilometro quadrato, ma applicando gli Em può arrivare a 1.800 chilogrammi/chilometro quadrato". Poiché 1 chilometro quadrato è uguale a 100 ettari, tali produttività sono ridicolamente basse, 5 e 18 chilogrammi/ettaro. Concediamo il beneficio del dubbio, magari si tratta di un errore di traduzione.

In altri testi giapponesi (²) si riporta una produzione media di riso di 560 chilogrammi/mille metri quadrati (che non è 1 chilometro quadrato bensì 1/10 di ettaro). Questo curioso modo di esprimere la produttività deriva probabilmente dal fatto che in Giappone è in uso il Tan, una unità di misura di superficie che equivale all'incirca a mille metri quadrati (991,7 metri quadrati per la precisione). Supponendo che sia questa la causa dell'equivoco, la produttività media di riso con il sistema tradizionale giapponese è di 5,4 tonnellate/ettaro, che sembra ragionevole. Applicando la stessa ipotesi, la produttività vantata dal professore Higa sarebbe dunque di ben 18 tonnellate/ettaro.

Secondo i dati Fao nel 2003 la resa media del riso in Italia era di 6,1 tonnellate/ettaro. Quindi le cifre riportate nell'opera in questione sembrano sospettosamente gonfiate. A pagina cinque, il professore Higa dichiara che i cetrioli producono un solo frutto per pianta, che possono diventare quattro concimando con gli Em. Chiunque abbia un orto sa che produrre quattro cetrioli per pianta non è niente di eccezionale, anche senza ricorrere a particolari trattamenti. Chi volesse andare oltre nella lettura dell'edizione italiana citata poc'anzi, a pagina 19 troverà le dichiarazioni sulla presunta capacità dell'argilla Em cotta a 700^°C, che consentirebbe di risparmiare 30% di benzina nelle auto. A questo punto, il dubbio cartesiano sulla fondatezza della teoria degli Em è di obbligo.

Un principio fondamentale della Scienza, quella con S maiuscola, è che "affermazioni forti richiedono prove forti". Non a caso lo stemma della Royal Society porta la scritta Nullius in verba (non dare fiducia alle parole di nessuno). Stando alle affermazioni di Higa e dei suoi collaboratori, gli Em sono una panacea per tutto: dall'agricoltura del Terzo Mondo alla decontaminazione delle radiazioni di Fukushima, dal miglioramento della resistenza del calcestruzzo all'utilizzo come presidio sanitario contro il covid-19 (vi invitiamo a leggere la scritta in fondo all'articolo e il caso di studio (³) prima di trarre le vostre proprie conclusioni). La storia della Emeo, e della ricerca sugli Em in generale, potrebbe essere l'ennesima dimostrazione di come il marketing riesca a sfruttare l'emozionalità caratteristica degli esseri umani, scienziati compresi. Il fatto è che, come ogni prodotto dell'attività umana, anche le pubblicazioni scientifiche possono essere di qualità diverse.

Nel caso che ci occupa, gli Em vengono presentati dal sito della Emro in un modo che ricorda molto i concetti di magia simpatetica che troviamo anche nella pseudoreligione biodinamica, della quale ci siamo già occupati in passato (Cara biodinamica, quanto ci costi? Prima Parte e Seconda Parte). A modo di approfondimento sull'argilla menzionata nel libro del professore Higa, vediamo la descrizione contenuta nel sito ufficiale della Emro in Italia. Il prodotto Granulato EM Super Cera sarebbe un'argilla "fermentata" con gli Em e poi cotta ad "alta temperatura". Leggendo la definizione di fermentazione ci chiediamo come facciano i microrganismi a fermentare l'argilla, che è puramente minerale. Secondo il fabbricante, quando si applica la ceramica al terreno i microrganismi autoctoni si insediano nei suoi pori e beneficiano delle "risonanze positive degli Em".

Lasciamo al lettore immaginare che cosa sia una "risonanza positiva" di un microrganismo, perché il sito in questione non lo spiega. Ammesso e non concesso che gli Em siano in grado di provocare qualche effetto misurabile sull'argilla, non si capisce come tale effetto possa persistere dopo che i microrganismi in questione sono stati cotti a 700^°C, temperatura che volatilizza ogni traccia di materia organica e trasforma l'argilla in ceramica. È anche curioso che sia necessario importare argilla dal Giappone. Che cos'ha di particolare la "preziosa argilla Kibushi" rispetto alle argille nostrane? Da uno studio giapponese (⁴) riscontriamo che la Kibushi non è altro che un tipo di caolino che, macinato molto a lungo, si trasforma in una zeolite simile alla bentonite.
Detto in modo molto riduttivo: dopo due giorni di macinatura l'argilla diventa una buona lettiera per i gatti. In alcune circostanze, l'aggiunta di tale argilla-zeolite potrebbe avere un qualche effetto agronomico - tutto da verificare - ma nel migliore dei casi l'effetto sarebbe imputabile alle sue proprietà fisico chimiche (la capacità di scambio cationico tipica delle zeoliti), che nulla hanno a che vedere con ipotetiche "risonanze positive" o con il fatto che sia stata "fermentata" dagli Em. Rimane anche da verificare se la struttura zeolitica e la capacità di scambio cationico dell'argilla rimangano dopo la vetrificazione causata dal processo di cottura.

Rimane però un dato scientifico universalmente riconosciuto ed inconfutabile: i microrganismi del suolo giocano un ruolo fondamentale nell'ecosistema e influiscono direttamente sulla salute e produttività delle piante. Como si collocano dunque gli Em in questo contesto?

Come leggere e giudicare la letteratura scientifica

Il primo passo per verificare se la teoria di Higa possa essere valida, è analizzare la letteratura scientifica. Questo tipo di verifica è puramente indiziale.

Il numero di risultati, a conferma o in contraddittorio, non costituisce di per sé una prova della teoria in questione, per una serie di motivi:

• "Pubblicato" non vuol dire "vero".
• "Brevettato" non significa "funzionante", e men che meno "funzionamento ottimale".
• "Peer reviewed" non sempre vuol dire "verificato dalla comunità scientifica". Perfino giornali prestigiosi come Nature, che applicano criteri di revisione rigorosissimi, talvolta hanno pubblicato studi contenenti errori di metodo grossolani, o perfino dati fraudolenti, per negligenza o ignoranza dei propri revisori. Al punto che è nato un database, chiamato Retraction Watch, che raccoglie le pubblicazioni ritirate dagli stessi editori dopo attente controrevisioni e una lista di ricercatori che hanno commesso frodi deliberate, specialmente nel delicatissimo campo della ricerca medica.
• Il fatto che uno studio sia "influente" ovvero "citato da molti", non vuol dire che tutti coloro che l'hanno citano siano autorevoli e neanche che l'articolo in questione lo sia, o che l'autore sia particolarmente prolifico o innovativo. Molti ricercatori citano se stessi nei propri studi, semplicemente per apparire primi nelle classifiche per numero di citazioni.
• Molte espressioni positive che si trovano nei riassunti, del tipo "groundbreaking results", "promising technology", "results in line with the literature", "novel discovery" sono frutto del meccanismo di selezione di alcuni giornali, che tendono a non pubblicare studi con risultati negativi, esasperando così il fenomeno hype. Inoltre, molti ricercatori archiviano in un cassetto le ricerche che danno risultati negativi, ritenendoli - a torto - "prive d'interesse". Ciò contribuisce al fenomeno chiamato bias, inducendo il pubblico, e talvolta anche qualche scienziato, in un errore logico grossolano molto frequente: la fallacia del condizionale trasposto. In poche parole: il fatto che siano stati pubblicati molti riscontri positivi su una teoria, e pochi negativi, non prova che tale teoria sia "più positiva che negativa, quindi quasi certamente positiva". Per fortuna, la scienza non è un reality show dove vince chi riceve più voti favorevoli dal pubblico. Il maggiore numero di citazioni positive rispetto a quelle negative potrebbe semplicemente significare che il campione di citazioni preso in considerazione è soggetto a qualche forma di "bias", per esempio perché le ricerche con risultato negativo non sono state pubblicate. Si pensi, ad esempio, al numero di pubblicazioni che ai tempi di Galileo collocavano la Terra immobile al centro dell'Universo, rispetto al numero di pubblicazioni che sostenevano che la Terra girasse intorno al Sole.

Quando si intraprende una ricerca bibliografica è importante considerare che dalla fine del Ventesimo secolo fino ad oggi la quantità della produzione scientifica è cresciuta in modo esponenziale, ma è calata la sua qualità (⁵). Il motivo è da imputare ai fenomeni di massa noti con i nomi inglesi fake (falsità raccontate a scopo fraudolento), hype (un fatto sostanzialmente vero, ma raccontato in modo da esaltare un particolare aspetto, con scopo manipolatorio); e bias (pregiudizi o preconcetti tendenziosi).

Il bias può essere di tre tipi: campionamento non rappresentativo, errore sistematico di misurazione, e "confusione", cioè "rumore di fondo" che in qualche modo si sovrappone e influisce sui risultati di una prova senza che il ricercatore se ne accorga. Un misto di fake e bias, solitamente a scopo di hype, è un comportamento chiamato cherrypicking (letteralmente: prendere la ciliegina ignorando il resto della torta, cioè riportare solo i dati che confermano la propria tesi e ignorare quelli che la contraddicono). Si tratta del tipico stratagemma dei personaggi da talk show che tentano di dimostrare con "dati scientifici" una loro propria tesi.

Ai suddetti fattori dai nomi anglicizzati se ne sommano altri due dai nomi italiani: negligenza e superficialità da parte di alcuni ricercatori e revisori. La diffusione di dati pseudoscientifici avviene soprattutto grazie ai "giornali scientifici pirata", dove chiunque può pubblicare qualsiasi cosa che verrà sottoposta a "revisione" da un "pannello di esperti internazionali" nel giro di pochi giorni, ovviamente dietro un lauto compenso per il sito web che ospita il "giornale". Infine, alcuni Paesi come la Cina e l'India praticano meccanismi di incentivo economico ai ricercatori, i quali si basano sul numero delle pubblicazioni, talvolta con una scaletta di premi in funzione del prestigio internazionale delle stesse. Tutti questi fattori tendono dunque a privilegiare la quantità di pubblicazioni etichettate come "scientifiche", a scapito degli editori che, selezionando rigorosamente la qualità dei contenuti, pubblicano molto di meno. La grande quantità di informazione fake, hype e biased si traduce in una perdita di fiducia nella scienza da parte del pubblico, che non è in grado di discernere quali fonti siano attendibili.

Dalla catalogazione dei riferimenti bibliografici possiamo ricavare alcuni indizi sulla presunta attendibilità o inattendibilità della teoria degli Em. Ad esempio, uno dei paper di Teruo Higa più citati in Semantic Scholar (⁶) è autoreferenziato. Si tratta di un opuscolo, con scarso contenuto di dati e abbondanza di considerazioni sui benefici dell'agricoltura biologica in generale e degli Em in particolare, pubblicato direttamente da un "centro di ricerca" che appartiene però ad una fondazione. Quindi non si tratta di una pubblicazione sottoposta al processo di verifica o revisione indipendente proprio di un giornale scientifico. Curiosamente, la prima citazione "più influente" (che a sua volta viene citata 57 volte) è uno studio dal quale risulta che l'applicazione di fertilizzante Em ha comportato una maggiore resa di pomodoro rispetto ai concimi chimici, ma anche una maggiore suscettibilità di piante e frutti all'attacco di funghi ed insetti (⁷). La seconda citazione più influente (66 citazioni, ⁸) riporta che non c'è differenza fra la produttività del girasole coltivato su compost inoculato con Em o concimato con un preparato di umati di lignite, e che la produttività nella coltivazione dei frutteti dipende più dalla gestione del suolo che dai trattamenti con Em o con un preparato commerciale a base di funghi micorrizici, i quali si possono considerare ugualmente efficaci.

Sarebbe noioso - e fuori luogo in una testata giornalistica - intraprendere una revisione della letteratura scientifica sulla sperimentazione con gli Em. Per fortuna, qualcuno ci ha già pensato (⁹) mettendo in risalto un fatto curioso: la maggioranza delle ricerche che segnalano "maggiore produttività grazie agli Em" è stata condotta in Paesi tropicali e contiene vizi di logica o metodo. Gli studi in questione non includono l'analisi multifattoriale (ad esempio, suolo tale quale, suolo trattato con Em, suolo con solo concimazione chimica, idem più Em, suolo con solo concimazione organica, idem più Em), molti studi non definiscono nemmeno su quale tipo di suolo sia stata condotta la prova. Tali studi sono da considerare biased perché incompleti: se si compara la produttività di un suolo senza alcun trattamento, senza nemmeno definire di che tipo di suolo si tratta, con quella del suolo concimato con compost più Em, come possiamo sapere se la maggiore produttività riscontrata è da imputare agli Em o semplicemente al compost? Gli studi che includono più controlli incrociati non hanno rilevato differenze fra tesi omogenee (ad esempio, suolo concimato con compost e suolo concimato con compost più Em) ma tali studi sono stati condotti in Paesi freddi, come ad esempio uno dell'Università di Wageningen (¹⁰). È possibile che la latitudine e quindi il clima locale sia una variabile che influisce sull'efficacia degli Em?

Uno studio condotto in Svizzera (¹¹) durante quattro anni, che includeva perfino una tesi di concimazione realizzata con gli Em sterilizzati - per verificare se il loro ipotetico effetto derivi dall'attività biologica o dalla mera biomassa microbica - ha confermato il risultato negativo dello studio olandese citato prima. Un gruppo di ricercatori brasiliani ha comparato l'applicazione di Em originali della Emro e di tre soluzioni di "Em brasiliani", ricavati dai suoli forestali amazzonici, sui semi di erba Urochloa brizantha (¹²). L'inoculazione del compost con microrganismi ha effettivamente aumentato la capacità germinativa dei semi rispetto al controllo non inoculato, ma non è stata osservata nessuna differenza fra i campioni inoculati con microrganismi "giapponesi" e "brasiliani", nonostante la composizione delle popolazioni microbiche fosse diversa. Quindi, secondo i ricercatori brasiliani non serve un "mix di microbi selezionati". Basta inoculare il compost con microrganismi prelevati da un suolo organico "sano" per potenziarne l'umificazione e quindi l'effetto fertilizzate.

E in Italia? La letteratura scientifica reperibile in rete è scarsa. Una ricerca del Crea (¹³) riporta la "ricetta" per la preparazione del compost con aggiunta di Em, elencandone i benefici in generale, ma non include dati comparativi sulla resa delle colture concimate con compost "normale" e inoculato con Em. Lo stesso autore ha pubblicato uno studio (¹⁴) sulla coltivazione di ciclamino ed euforbia su un substrato di 70% di torba e 30% di pomice, comparandolo con lo stesso substrato trattato con il metodo bokashi (un particolare metodo di compostaggio fermentato con gli Em, molto diffuso in Giappone). Otto cultivar di euforbia hanno mostrato maggiore crescita e produttività nelle tesi bokashi, mentre altre quattro non hanno mostrato differenze apprezzabili. Nel ciclamino, le tesi bokashi hanno prodotto in media il doppio di fiori rispetto a quelle di controllo. Il risultato sembra incoraggiante ma, applicando la logica di un revisore descritta all'inizio, sembra un caso di bias per dati incompleti. Una ricerca completa avrebbe dovuto includere un controllo di bokashi realizzato senza inoculazione Em (ad esempio, utilizzando terriccio di sottobosco, o la sola flora microbica spontanea della torba), una tesi di letame compostato "normale" e una con concimazione chimica.

Conclusioni

La fertilità dei suoli è data da un insieme di fattori, alcuni di tipo fisico chimico, altri di tipo biologico. È innegabile che la biodiversità dei microrganismi del suolo è importantissima, ma non è l'unico fattore.

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L'esperienza brasiliana dimostra che i microrganismi che si trovano già in qualsiasi suolo organico, come quello del sottobosco, possono produrre - gratuitamente! - un humus, o se preferite un bokashi, buono almeno come quello ottenuto da una miscela commerciale di microrganismi etichettati come "efficienti".

Bibliografia

(¹) Higa, T.: Microrganismi effettivi. Benessere e rigenerazione nel rispetto della natura, edizione in italiano.
(²) Masanobu Fukuoka, La rivoluzione del filo di paglia, Libreria Editrice Fiorentina, edizione 2011, ristampa dell'edizione originale giapponese del 1980.
(³) Jee-min Kim, Yoon Jin Kwak, Ho Il Yoon; Lung injury associated with inhalation of effective microorganism blends; Case Report, Acute and Critical Care 2020; 35(2): 122-126. Published online: April 8, 2019.
(⁴) Hiroshi Takahashi; Effects of Dry Grinding on Kaolin Minerals. II; Bulletin of Chemical Society Japan, vol. 32, n.3; 1959.
(⁵) Stuart Ritchie; Science Fictions - Exposing fraud, hype, bias and negligence in science; 2020. Il volume è candidato al premio dalla Royal Society 2021.
(⁶) Higa, Teruo and James F. Parr. "Beneficial and effective microorganisms in a sustainable agriculture and environment". International Nature Farming Research Center Atami, Japan 1994.
(⁷) Lea Megali, Gaétan Glauser, Sergio Rasmann. Fertilization with beneficial microorganisms decreases tomato defenses against insect pests. Agronomy for Sustainable Development, Springer Verlag/EDP , Sciences/INRA, 2014, 34 (3), pp.649-656.
(⁸) Abdelsalam Mohamed Abobaker, tesi di Master in Scienze Agrarie, Università di Tasmania, 2017.
(⁹) Aníbal F. Cóndor Golec, Pablo González Pérez y Chinmay Lokare; Effective Microorganisms: Myth or reality?; Rev. peru. biol. 14(2): 315-319 (Dicembre, 2007).
(¹⁰) Van Vliet, P.C.J.; J. Bloem & R.G.M. de Goede, 2005. Microbial diversity, nitrogen loss and grass production after addition of Effective Micro-organisms^® (EM)to slurry manure. Applied Soil Ecology, Corrected proof.
(¹¹) Mayer,J.,et al.,How effective are Effective microorganisms^® (EM)’? Results from a field study in temperate climate. Appl. Soil Ecol. (2010), doi:10.1016/j.apsoil.2010.08.007.
(¹²) Lidiane F. Dos Santos, Rogerio P. Lana, Marliane C.S. Da Silva, Tomas G.R. Veloso, Maria Catarina M. Kasuya & Karina G. Ribeiro; Effective microorganisms inoculant: Diversity and effect on the germination of palisade grass seeds; An Acad Bras Cienc (2020) 92(suppl.1): e20180426 DOI 10.1590/0001-3765202020180426; Anais da Academia Brasileira de Ciências | Annals of the Brazilian Academy of Sciences; Printed ISSN 0001-3765 I Online ISSN 1678-2690. Visita anche questa pagina.
(¹³) Domenico Prisa, Effective Microorganisms (Em) nel processo di compostaggio, Crea Research Centre for Vegetable and Ornamental Crops, Council for Agricultural Research and Economics, Via dei Fiori 8, 51012 Pescia, PT, Italy.
(¹⁴) D. Prisa; Utilizzo di microrganismi benefici su piante caratterizzate da criticità nelle prime fasi di coltivazione; Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura, Cra-Viv, Pescia (Pt) Via dei Fiori 8, 51012.