Cobalto: Cos’è, a Cosa Serve e Dove Trovarlo

Introduzione

Cos’è il cobalto?

Il cobalto è un elemento chimico con il simbolo "Co" e numero atomico 27 che, nella sua forma organometallica, assume una certa importanza nutrizionale (micronutriente oligoelemento essenziale).

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In particolare, il cobalto va a strutturare la vit. B12 o cobalamina, l'unica vitamina organometallica – cioè che contiene un atomo di metallo – presente in natura. Essa è fondamentale per la composizione di numerosi enzimi, importantissimi per la sopravvivenza – di veda l'articolo dedicato.

Per questo, la carenza e l'eccesso nutrizionali di cobalto – impossibili da ottenere con gli alimenti – sono strettamente legati all'apporto di questa molecola idrosolubile del gruppo B.

Le fonti alimentari primarie sono le stesse della vitamina B12, quindi sostanzialmente la carne muscolare, il fegato, il midollo osseo, i prodotti della pesca e il tuorlo d'uovo.

Batteri (anche cianobatteri) e archei sono capaci di metabolizzarla autonomamente, ma non è dimostrato che i cibi fermentati possano contenere quantità rilevanti di questo elemento – anche perché dovrebbero replicarsi in ambienti contenenti il minerale, come certi corsi d'acqua o alcuni terreni.

Il cobalto non legato alla cobalamina si può trovare in alcuni vegetali – vedi sotto.

Funzioni e Ruolo Biologico

A cosa serve il cobalto?

Il cobalto è essenziale per il metabolismo di tutti gli animali.

È un costituente chiave della cobalamina, nota anche come vitamina B12, che rappresenta il principale "serbatoio biologico" di cobalto (elemento ultratrace).

Lo stomaco (non l'intestino) dei ruminanti è colonizzato da batteri in grado di convertire i sali di cobalto in vitamina B12. Questo processo può essere eseguito solo da microorganismi del Regno biologico Bacteria e Archaea.

Poiché i mammiferi erbivori non possono attingere ad alcun'altra fonte di vitamina B12 (abbondante invece nella carne), la presenza, seppur minima, di cobalto nel suolo migliora notevolmente la salute degli animali al pascolo – e, ovviamente, assicura una giusta concentrazione di cobalamina nelle carni. Pertanto, in allevamento si raccomanda che i ruminanti ne consumino mediamente 0,20 mg / kg / die.

Per trattenere il cobalto, le proteine ​​a base di cobalamina (come gli enzimi) sfruttano un composto ad anello chiamato corrina.

Il coenzima B12 presenta un legame reattivo tra carbonio e cobalto che partecipa alle reazioni.

Nell'uomo, la vit B12 mostra due tipi di leganti alchilici: metile e adenosile:

• Il MeB12 promuove i trasferimenti dei gruppi metil (-CH3);
• La versione adenosilica della B12 invece, catalizza i riarrangiamenti nei quali l'atomo di idrogeno viene trasferito direttamente tra due atomi adiacenti, con scambio concomitante del secondo sostituente – "X" che può essere un atomo di carbonio con sostituenti, l'atomo di ossigeno di un alcool, o un'ammina.

L'enzima Metilmalonil Coenzima A Mutasi (MUT) converte il Metilmalonil Coenzima A (MMl-CoA) in Succinil-Coenziama A (Su-CoA) questo passaggio è molto importante nell'estrazione di energia dalle proteine ​​e dai grassi.

Nonostante siano meno comuni rispetto a mote altre metalloproteine ​​(dello zinco, del ferro ecc.), si conoscono altre cobaltoproteine che non sfruttano la vit. B12 per legare il cobalto. Tra queste ​​ricordiamo l'enzima metionina aminopeptidasi 2 – presente in vari mammiferi ed anche nell'uomo – e il nitrile idratasi – presente nei batteri, per il metabolismo dei nitrili.

Fabbisogno

Quanto cobalto in una dieta equilibrata?

Non esistono raccomandazioni precise che riguardino: obiettivo nutrizionale per la prevenzione, fabbisogno medio, assunzione adeguata e livello massimo tollerabile di assunzione.

L'eccesso di cobalto può avvenire assumendo troppa vitamina B12 con integratori o farmaci. Il minerale, sotto forma di inquinante, può invece determinare spiccata tossicità.

La carenza umana è sostanzialmente legata ad un deficit di cobalamina. Diverso è invece, come vedremo, per gli animali erbivori.

Fonti Alimentari

Quali cibi contengono cobalto?

A fornire il cobalto contenuto nella vitamina B12 sono principalmente i cibi di origine animale, quali carne muscolare, fegato, midollo osseo, prodotti della pesca e tuorlo d'uovo.

Contengono cobalto libero in quantità superiori agli altri: pesce (vista la maggior concentrazione nell'ambiente acquatico), frutti a guscio, verdure a foglia verde come gli spinaci, broccoli e cereali come l'avena.

Carenza

Carenza di cobalto negli animali allevati

All'inizio del XX secolo, durante lo sviluppo dell'agricoltura sull'altopiano vulcanico del Nord neozelandese, il bestiame allevato soffriva di quella che si definiva "bush sickness". Si è poi scoperto che i terreni vulcanici sono poveri di sali di cobalto, essenziali per la flora batterica gastrica dei ruminanti e senza dei quali non viene sintetizzata vitamina B12.

Negli anni '30 si identificò un'altra patologia delle pecore provocata dalla carenza di cobalto e rame, detta " coast disease", ma questa nel deserto del Ninety Mile, sito nel sud-est dell'Australia Meridionale.

La carenza di cobalto nel bestiame venne risolta con lo sviluppo di "cobalt bullets", densi granuli di ossido di cobalto mescolati ad argilla e somministrati per via orale agli animali.

Carenza nell’uomo

Nell'essere umano non si conosce una forma di carenza di cobalto dissociata rispetto al deficit di vitamina B12. Questo perché, ribadiamo, è principalmente all'interno di questa molecola che lo introduciamo con la dieta.

Tossicità

Troppo cobalto nella dieta fa male?

Non si possiedono dati sufficienti a stabilire l'eventuale tossicità del cobalto naturalmente presente nelle proteine alimentari.

Secondo alcuni, sarebbe improbabile che dosi ≤ 1,4 mg / die di questo oligoelemento micronutriente possano arrecare danni da tossicità all'organismo. Si consideri poi che, attualmente, il cobalto non viene utilizzato – in forma isolata – all'interno della formulazione degli integratori alimentari.

Tossicità del cobalto inquinante

Il valore LD50 (dose letale mediana) per i sali di cobalto solubili è compreso tra 150 e 500 mg / kg.

Negli Stati Uniti, l'OSHA (Occupational Safety and Health Administration) ha designato un limite di esposizione ammissibile (PEL) al cobalto sul posto di lavoro come "time-weighted average" (media ponderata nel tempo – TWA) di 0,1 mg / m3.

Il "National Institute for Occupational Safety and Health" (NIOSH) ha fissato un "recommended exposure limit" (limite di esposizione consigliato – REL) di 0,05 mg / m3 – trattasi comunque di una TWA.

Il "immediately dangerous to life and health" (valore immediatamente pericoloso per la vita e la salute - IDLH) è 20 mg / m3.

Ecologia Marina

Ruolo del cobalto nell’ecosistema oceanico

Il cobalto è un metallo coinvolto, seppur in tracce, nella fotosintesi e nella fissazione dell'azoto nella maggior parte dei bacini oceanici. Trattasi di un micronutriente limitante per fitoplancton e cianobatteri.

La cobalamina, come sappiamo, può essere sintetizzata solo dai batteri (nell'ambiente marino, soprattutto cianobatteri) e archèobatteri; pertanto nelle acque oceaniche superficiali le concentrazioni di cobalto libero sono comunque basse.

Come la columbite e il ferro, anche il cobalto ha un profilo ibrido di assorbimento biologico da parte del fitoplancton, che avviene tramite la fotosintesi nell'oceano superficiale e per mezzo del cosiddetto "scavenging" nella fascia profonda – sebbene la maggior parte di quest'ultimo sia limitata da ligandi complessi di natura organica.

Nell'oceano, gran parte della CO2 viene metabolizzata dai microorganismi ossidanti e la rimanente è "riciclata" assieme alla materia organica in decomposizione – che affonda dalla fascia superiore a quella inferiore.

La fonte oceanica di cobalto è principalmente quella delle acque dolci fluviali e idrotermali. L'attività umana contribuisce solo marginalmente, ma le poche zone colpite dal suo eccesso sono proprio le fasce costiere nelle quali fluiscono i corsi d'acqua inquinati. Il cobalto disciolto viene comunque monitorato nelle zone oceaniche dove la percentuale di ossigeno è bassa; si ipotizza che i due elementi siano vincolati da una proporzione inversa (come avviene nella Oxygen Minimum Zone - OMZ).

Ad alte concentrazioni poi, il cobalto è considerato tossico anche negli ambienti marini. Il livello normale nelle acque popolate da diatomee come il plancton corrisponde a 18 μg / L.

È in prossimità delle zone costiere ricche di metalli in tracce che si trovano i pesci a contenuto superiore di cobalto e selenio.

Sebbene gli scienziati siano consapevoli della potenziale tossicità del cobalto, questo sembra suscitare meno preoccupazioni rispetto al mercurio e al piombo presenti nei sistemi idrici contaminati.

Altre Informazioni

Come il nichel, anche il cobalto si trova nella crosta terrestre solo in forma combinata chimicamente, ad eccezione dei piccoli depositi reperibili nelle leghe di ferro meteorico naturale.

Il cobalto libero, prodotto dalla fusione riduttiva, è un metallo duro, brillante, grigio argento.

I pigmenti blu a base di cobalto (blu cobalto) sono usati fin dall'antichità per decorare gioielli, comporre vernici o tinteggiare di blu il vetro. Tuttavia in passato si pensava che il colore fosse dovuto ad un metallo chiamato bismuto.

I minatori usavano chiamarlo coboldo (kobold, o "minerale dei goblin") tutti i minerali dotati di una pigmentazione bluastra e capaci di liberare arsenico – un composto velenoso – durante la loro fusione. Solo nel 1735 si scoprì che tali caratteristiche erano riducibili proprio alla presenza di cobalto.

Oggi, una parte del cobalto viene prodotta da un minerale metallico e lucido, come la cobaltite (CoAs). Il rimanente è, tuttavia, un sottoprodotto dell'estrazione di rame e nichel. Presso la famosa "chopperbelt" nella Repubblica Democratica del Congo (RDC) e nello Zambia si produce la maggior parte del cobalto distribuito in tutto il pianeta.

Secondo "Natural Resources Canada", la produzione mondiale di cobalto registrata nell'anno 2016 fu di 116.000 tonnellate; alla Repubblica Democratica del Congo se ne attribuisce > 50 %.

Il cobalto viene utilizzato principalmente nella produzione di batterie al litio e di leghe magnetiche, resistenti all'usura e molto forti.

Il silicato di cobalto e l'alluminato di cobalto (II) [CoAl2O4, blu cobalto] vengono utilizzati per colorare di blu intenso vetro, ceramica, inchiostri, pitture e vernici.

Naturalmente è un isotopo stabile chiamato cobalto-59. Il cobalto-60 invece, è un radioisotopo utilizzato come tracciante radioattivo e per la produzione di raggi gamma ad alta energia.