Fabbriche batteriche: una chiave per una chimica rispettosa del clima
Lo spin-off dell'ETH utilizza microrganismi geneticamente modificati e metanolo verde come fase intermedia nella produzione di sostanze chimiche prive di fonti fossili
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L'industria chimica è coinvolta in quasi tutti i prodotti che utilizziamo nella vita quotidiana. Tuttavia, è anche responsabile di una quota significativa delle emissioni globali di CO₂. La ricercatrice dell'ETH Ronja Rappold vuole cambiare questa situazione. In qualità di ETH Pioneer Fellow, sta sviluppando microrganismi che convertono la CO₂ in sostanze chimiche utili, nell'ambito del suo progetto di spin-off Teno Bioworks.
Che si tratti di medicinali, abbigliamento o alimenti, circa il 96% dei prodotti che utilizziamo quotidianamente dipende dall'industria chimica. Allo stesso tempo, il settore è responsabile di circa il sei per cento delle emissioni globali di gas serra che determinano il cambiamento climatico. "Il problema è enorme, ma spesso invisibile", afferma Rappold. È proprio qui che entra in gioco il suo progetto Teno Bioworks. "Consumiamo i prodotti finali, ma non vediamo le materie prime di origine fossile utilizzate per produrli".
Insieme ai suoi colleghi Philipp Keller e Michael Reiter, la biotecnologa sta sviluppando una tecnologia che affronta il problema alla fonte: anziché trattare la CO₂ come un prodotto di scarto, la considerano una risorsa. Il team combina la biologia d'avanguardia con un processo antico come la panificazione: la fermentazione batterica.
La via strategica del metanolo
L'utilizzo del CO₂ come materia prima nella produzione chimica rappresenta una sfida importante: come gas, il CO₂ è volatile e quindi difficile da controllare. È qui che entra in gioco l'innovazione tecnologica chiave del team: il "metanolo verde" come fase intermedia. In primo luogo, il CO₂ gassoso viene convertito in metanolo liquido. Questo serve poi come materiale di partenza per i batteri - di fatto la loro "materia prima". "Il metanolo è un'eccellente materia prima industriale", spiega Rappold. "A differenza del CO₂, non solo è liquido, ma può anche essere facilmente immagazzinato, trasportato e dosato con precisione", spiega Rappold.
Una svolta dopo decenni di ricerca
L'idea di utilizzare il metanolo attraverso processi microbici esiste da tempo. Fin dagli anni '70, i ricercatori hanno cercato, con scarso successo, di sfruttare i microrganismi "utilizzatori di metanolo" presenti in natura per applicazioni industriali. Dopo anni di ricerca nel laboratorio diretto da Julia Vorholt, docente di microbiologia al Politecnico di Zurigo, il team di Rappold ha ora sviluppato una soluzione rivoluzionaria ribaltando l'approccio convenzionale: ha ottimizzato un batterio già utilizzato su larga scala industriale per alimentarsi di metanolo anziché di zucchero.
"Abbiamo riprogrammato radicalmente il metabolismo del batterio", spiega Rappold. Il risultato è una fabbrica batterica in grado di utilizzare il metanolo e di consentire un uso delle risorse neutrale dal punto di vista climatico nella chimica industriale.
Dal laboratorio al mercato
Il potenziale è enorme: Teno Bioworks non sta sviluppando una singola soluzione, ma una tecnologia piattaforma. A seconda di come vengono programmati, i microrganismi possono produrre una serie di prodotti, tra cui elementi costitutivi per cosmetici, materiali isolanti e plastiche sostenibili. In qualità di Chief Operating Officer, Rappold è responsabile della direzione strategica del previsto spin-off dell'ETH. In stretta collaborazione con partner industriali e potenziali clienti in tutto il mondo, sta valutando dove la tecnologia potrebbe avere il massimo impatto. "L'industria chimica è sottoposta a un'enorme pressione sui prezzi. Per questo motivo, le nostre soluzioni devono essere economicamente competitive", sottolinea. La sostenibilità non deve essere un lusso, ma il nuovo standard. "La nostra tecnologia prende due piccioni con una fava", afferma. "Rendiamo la produzione chimica indipendente dalle materie prime fossili, proteggendo al contempo la biodiversità e le risorse idriche e terrestri".
Colmare il divario tra laboratorio e industria
Questa prospettiva più ampia si è evoluta nel corso di molti anni. È stata plasmata dalle prime impressioni, tra cui le colossali ruspe in Renania quando era bambina e i vasti campi petroliferi in Texas durante gli anni di studio. "L'entità della distruzione dell'habitat mi ha scioccato", ricorda. Con Teno Bioworks intende dimostrare che la produzione industriale e la tutela dell'ambiente non si escludono a vicenda.
Il futuro spin-off dell'ETH è ancora in fase iniziale. Il processo è attualmente testato in laboratorio e le prime fasi di scalabilità sono state implementate con successo. La prossima tappa è il passaggio a un impianto pilota e, infine, a un impianto industriale. Questo sviluppo richiederà diversi anni. Per Ronja Rappold, il percorso è chiaro: "Ora abbiamo i mezzi per disaccoppiare la produzione industriale dall'impatto ambientale e dalle importazioni fossili. Il prossimo passo è applicarli".
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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