BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI, A COSA SERVONO E COME FUNZIONANO

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Le biotecnologie ambientali sono quelle tecnologie sviluppate dall’uomo nel campo della biologia utili a migliorare l’impatto ambientale. Vediamo insieme quali sono le biotecnologie ambientali e quali sono i loro vantaggi.

TECNOLOGIA E AMBIENTE, COSA SONO LE BIOTECNOLOGIE AMBIENTALI?

Nel linguaggio corrente il termine biotecnologie è l’insieme delle tecnologie sviluppate e i relativi ambiti di applicazione. Sono state impiegate per la prima volta molti secoli fa per la fermentazione del vino e della birra o per la lievitazione. Grazie ad esse è possibile inserire nelle piante dei 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 anche il campo del biorisanamento, ovvero trattamento, riciclo e bonifica di rifiuti attraverso microrganismi attivi, ma esistono tante applicazioni anche nell’ambito della medicina e della terapia. Nell’ambito dell’ingegneria genetica abbiamo a che fare con organismi geneticamente modificati, capaci di creare la sintesi di insulina e antibiotici.

Lo strumento principale di cui si avvalgono le biotecnologie è infatti l’ingegneria genetica, con la manipolazione del DNA rimodellato per la costruzione di interi organismi. L’ingegneria genetica consente anche di fare diagnosi prenatali su embrioni e di rivelare eventuali malattie genetiche.

La sperimentazione produttiva delle biotecnologie riguarda anche la produzione di beni di largo consumo, come prodotti per l’agricoltura a basso impatto ambientale. Ad esempio, l’impiego di tecnologie chimiche e biologiche è importante per la lotta contro gli insetti. Le sostanze sperimentate hanno formule chimiche differenti che hanno azione solo su singole specie.

AGRICOLTURA E BIOTECNOLOGIE

Anche nel settore agricolo le biotecnologie portano molta innovazione, come l’aumento della produttività di alimenti attraverso ulteriori aumenti di resa, la diminuzione di costi e lo sviluppo di nuovi prodotti in grado di soddisfare le crescenti esigenze dei consumatori. Si pensi alle nuove sementi e 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 le piante possono difendersi e gli effetti letali di queste tossine vengono limitati.

VANTAGGI E SVANTAGGI DELLE BIOTECNOLOGIE

L’impiego delle biotecnologie comporta vantaggi e svantaggi, sopratutto dal punto di vista della protezione della natura, per via dell’emissione di organismi geneticamente modificati nell’ambiente.

Gli ogm, infatti, si comportano come gli altri organismi viventi, ovvero si riproducono e si modificano. Oltre agli organismi, anche le modifiche genetiche apportate possono nuocere alla salute degli altri esseri viventi e compromettere la biodiversità. Da ciò deriva una minore produzione di prodotti di scarto, la semplificazione dei cicli industriali e un minore impiego di fertilizzanti.

Sono stati fatti notevoli sforzi per indurre la produzione di ammoniaca a opera di microrganismi per trovare i batteri che in grado di fornire fertilizzanti azotati a specie vegetali diverse dalle leguminose. Le tecnologie produttive di prodotti chimici basati sull’impiego di enzimi possono avere molte applicazioni grazie ai progressi nel DNA che promette di ottenere qualsiasi enzima su larga scala e a costi contenuti. La biochimica enzimatica basata sulla genetica molecolare è in grado di progettare enzimi aventi proprietà mirate in funzione delle richieste specifiche.

VANTAGGI E SVANTAGGI DELLE BIOTECNOLOGIE

Queste tecnologie appaiono affascinanti per le possibilità che offrono, ma i loro costi e quelli dei loro prodotti sono ancora elevati. Inoltre i miglioramenti delle applicazioni di una nuova tecnologia sono sempre strettamente dipendenti dalle discipline scientifiche che stanno a monte delle biotecnologie. Nonostante i costi elevati, però, il punto forte delle tecnologie ambientali resta il loro basso impatto ambientale.

IL FUTURO DELLE BIOTECNOLOGIE

Il crescente settore delle biotecnologie ambientali offrirà molte opportunità di sviluppo in Italia e in Europa, soprattutto per la ricerca e per le professioni. Per ogni euro investito in ricerca e sviluppo 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 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. 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 sui 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 attualmente 79 università italiane li propongono. Molti corsi, però, si fermano alla teoria e tralasciano la pratica in laboratorio e il confronto con il mondo dell’industria.

IL SETTORE BIOTECH E LE BIOTECNOLOGIE ROSSE, VERDI E BIANCHE

Come abbiamo già detto, le biotecnologie possono essere applicate in svariati ambiti 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 quindi 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 sono anche quelle della terapia genica, ovvero quelle che servono a inserire nelle cellule del paziente un gene che possa aiutare a curare la malattia e a produrre vaccini e antitumorali. Così, anche la diagnosi di tumore può essere facilitata dai cosiddetti anticorpi monoclonali.

Biotecnologie verdi

Le biotecnologie verdi racchiudono quelle applicazioni collegate all’agricoltura, come la sintesi di biofertilizzanti e biopesticidi a basso impatto sull’ambiente. Le piante si prestano particolarmente alle manipolazioni genetiche poiché dotate di grande variabilità e versatilità. L’applicazione di biotecnologie sulle coltivazioni può portare a tempi di conservazione più lunghi e ad 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 condizioni operative blande, consentendo un risparmio in termini di denaro, infrastrutture e di scarti inquinanti.

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

Le biotecnologie rosse, verdi e bianche non solo 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 alle 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 la risposta ai problemi relativi ai cambiamenti climatici. Puntare sulla bioeconomia è utile per la necessità di 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 con prodotti come cellulosa, prodotti chimici a base biologica, biocarburanti, 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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