Biotecnologie Ambientali 🔬 Quali sono, a cosa servono e come funzionano

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Le biotecnologie ambientali sono oggi quelle tecnologie sviluppate dall’uomo nel campo della biologia utili a migliorare l’impatto ambientale. 

Vediamo insieme quali sono le biotecnologie ambientali e quali vantaggi comportano.

Indice dei contenuti

Tecnologie e ambiente: cosa sono le biotecnologie ambientali?

Nel linguaggio corrente il termine biotecnologie indica un insieme di tecnologie relative a vari ambiti di applicazione. Esse sono state impiegate per la prima volta molti secoli fa per la fermentazione del vino e della birra o per la lievitazione. 

Grazie alle biotecnologie è possibile inserire nelle piante geni provenienti da specie diverse, ad esempio per ottimizzare la selezione naturale e accrescere il rendimento e la resistenza alle malattie.

Le loro applicazioni riguardano persino il campo del biorisanamento, ovvero trattamento, riciclo e bonifica di rifiuti attraverso microrganismi attivi; cionondimeno altre applicazioni sono pertinenti anche all’ambito della medicina e della terapia. 

In merito all’ingegneria genetica abbiamo a che fare con organismi geneticamente modificati, capaci di creare la sintesi d’insulina e antibiotici.

Pertanto, lo strumento principale di cui si avvalgono le biotecnologie è l’ingegneria genetica, che consente di manipolare il DNA e rimodellare interi organismi. L’ingegneria genetica dà, oltretutto, la possibilità di effettuare diagnosi prenatali su embrioni e rivelare eventuali malattie genetiche.

La sperimentazione produttiva delle biotecnologie riguarda, poi, la produzione di beni di largo consumo, come prodotti per l’agricoltura a basso impatto ambientale in ottica di sostenibilità. Ad esempio, l’impiego di tecnologie chimiche e biologiche è importante per la lotta contro gli insetti. 

Le sostanze sperimentate hanno formule chimiche differenti, in grado di agire solo su singole specie.

Agricoltura e biotecnologie

Nel settore agricolo le biotecnologie aumentano la produttività degli alimenti tramite un incremento della loro resa e, al contempo, consentono una diminuzione dei costi e lo sviluppo di nuovi prodotti capaci di soddisfare le sempre crescenti esigenze dei consumatori.

Si pensi alle nuove sementi o ai nuovi pesticidi prodotti per la diagnostica e la terapia veterinaria, ma anche agli additivi alimentari e ai cibi a più elevato potere nutritivo.

La manipolazione di alcune varietà di mais, cotone e pomodoro serve proprio a introdurre nel loro patrimonio genetico geni derivanti da batteri che regolano la sintesi di numerose tossine per combattere gli insetti che le attaccano.

In tal modo è possibile difendere le piante e limitare gli effetti letali delle tossine.

Vantaggi e svantaggi delle biotecnologie

L’impiego delle biotecnologie comporta vantaggi e svantaggi, soprattutto per ciò che concerne la protezione della natura, che va preservata dall’immissione di organismi geneticamente modificati.

I cosiddetti OGM si comportano come gli altri organismi viventi, ovvero si riproducono e modificano. Purtroppo, le mutazioni genetiche possono nuocere alla salute degli altri esseri viventi e compromettere la biodiversità. Da ciò deriva una minore produzione dei prodotti di scarto, una semplificazione dei cicli industriali e un minor impiego di fertilizzanti.

Sono stati compiuti notevoli sforzi per indurre la produzione di ammoniaca nei microrganismi, al solo scopo di trovare batteri che fossero in grado di fornire fertilizzanti azotati per specie vegetali diverse dalle leguminose. 

I prodotti chimici basati sull’impiego di enzimi possono avere svariate applicazioni; monitorare il DNA promette di ottenere qualsiasi enzima su larga scala a costi contenuti. 

La biochimica enzimatica, basata sulla genetica molecolare, è in grado di progettare enzimi aventi proprietà mirate in funzione delle richieste specifiche.

I costi delle tecnologie ambientali

Le tecnologie in questione appaiono affascinanti per le possibilità che offrono, ma i loro costi e quelli dei loro prodotti sono ancora elevati.

Inoltre, il miglioramento di una tecnologia è da sempre strettamente dipendente dalle discipline scientifiche correlate alle biotecnologie.

Nonostante i costi di sviluppo dei software per le tecnologie ambientali, il loro punto forte resta, però, il basso impatto ambientale.

Il futuro delle biotecnologie

Il crescente settore delle biotecnologie ambientali offrirà molteplici opportunità di sviluppo in Italia e in Europa, soprattutto per ciò che riguarda la ricerca e le professioni. 

Per ogni euro investito nella ricerca e sviluppo (R&S) nella bioeconomia, la ricaduta in valore aggiunto è pari a 10 euro entro il 2025. Dal punto di vista delle assunzioni si parla di 1,7 milioni di persone impegnate su questo fronte, mentre la bioeconomia ha un valore di 2,2 trilioni di euro per 19 milioni di posti di lavoro. 

I numeri sono destinati a crescere proprio perché l’Unione Europea (UE) ha posto la bioeconomia al centro del proprio modello di crescita sostenibile.

Le biotecnologie ambientali sono state impiegate soprattutto per risanare i siti inquinati, ma attualmente vengono impiegate anche nella trasformazione dei rifiuti in nuove risorse, favorendo il passaggio dell’economia lineare a quella circolare.

Le biotecnologie giocano un ruolo fondamentale anche nella produzione di energie alternative, ad esempio attraverso la generazione di idrogeno verde.

I prodotti che oggi utilizziamo nel campo dell’elettronica di consumo hanno vita breve e il loro riciclo raggiunge solo la soglia del 10%.

Grazie alle tecnologie in fase di sviluppo, con la bioeconomia si potranno sostituire le fonti fossili limitando l’impatto sull’ambiente e i cambiamenti climatici.

Si pensi alla trasformazione degli scarti, dalla carta e alle novità in campo agro-alimentare.

Gli studi di biotecnologia

I primi corsi di laurea in biotecnologia in Italia risalgono al 1994 e, al giorno d’oggi, sono attivi 79 corsi di laurea nelle università nostrane. Molti di questi, però, si fermano alla teoria e tralasciano la pratica in laboratorio e il confronto con il mondo dell’industria.

Il settore biotech e le tecnologie rosse, verdi e bianche

Come abbiamo già detto, le biotecnologie possono essere applicate in molti ambiti, specie grazie alla versatilità delle cellule e degli enzimi che sfruttano. Vediamo quali sono i vari campi di applicazione.

Biotecnologie rosse

Le biotecnologie rosse sono collegate alla medicina e servono, perciò, a migliorare la salute dell’uomo. Per esempio, esse possono aiutare a ricostruire parti di tessuti o organi danneggiati, o a progettare un farmaco che venga assorbito dall’organismo.

La progettazione del nuovo farmaco tiene conto delle caratteristiche chimico-fisiche necessarie allo scopo, evitando anche che l’organismo venga attaccato e degradato.

Le biotecnologie rosse prevedono una terapia genica e servono a inserire nelle cellule del paziente un gene che possa aiutare a curare la malattia e a produrre vaccini e cellule antitumorali.

Così, anche la diagnosi di tumore può essere facilitata dai cosiddetti anticorpi monoclonali.

Biotecnologie verdi

Le biotecnologie verdi racchiudono le applicazioni in ambito agricolo, come la sintesi di biofertilizzanti e biopesticidi a basso impatto sull’ambiente.

Le piante si prestano particolarmente alle manipolazioni genetiche poiché sono dotate di grande variabilità e versatilità.

L’applicazione di biotecnologie sulle coltivazioni può portare a tempi di conservazione più lunghi e a una maggiore produttività e resistenza ai parassiti. Inoltre, è possibile favorire l’ibridazione di piante dalle particolari caratteristiche.

Biotecnologie bianche

Le biotecnologie bianche sono le biotecnologie industriali che utilizzano mezzi biologici per la produzione di un prodotto commerciale e necessitano di condizioni operative blande, consentendo un risparmio in termini di danaro, infrastrutture e scarti inquinanti.

I settori di applicazione possono essere quello alimentare, cosmetico o energetico, ma è la produzione di enzimi il settore più redditizio, proprio per l’adattabilità degli enzimi stessi.

Le biotecnologie rosse, verdi e bianche non sono le sole. Esistono anche le biotecnologie blu per le tecniche che coinvolgono organismi acquatici, le biotecnologie grigie per le applicazioni di tipo ambientale e le biotecnologie gialle che studiano le connessioni interne fra le cellule.

Biotecnologie ed economia circolare

Le biotecnologie ambientali puntano a diventare la chiave dell’economia circolare, trasformando gli scarti in nuova materia prima per l’industria. Queste tecnologie sono sempre più legate all’industria e rappresentano una risposta ai problemi relativi ai cambiamenti climatici.

Puntare sulla bioeconomia è utile a garantire la produzione dei materiali plastici che oggi si ricavano solo dal petrolio, senza però mettere a rischio la sicurezza alimentare. Resta il problema degli scarti e la necessità di trasformarli in risorse.

Bioeconomia, biotecnologie e petrolio

In Italia si contano più di 30 bioraffinerie che si occupano di produrre bioetanolo, biodiesel, prodotti di oleochimica e a base legno, cellulosa, prodotti chimici a base biologica, biocarburanti, prodotti biodegradabili, elettricità e calore.

La frontiera del domani sarà lo sviluppo di tecnologie per l’utilizzo della cellulosa e della lignina come materie prime, con l’obiettivo di utilizzare direttamente la CO2 atmosferica per produrre i composti di cui abbiamo bisogno.

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