E se potessimo sfruttare il potere degli organismi viventi per contribuire a frenare il cambiamento climatico? Il campo della "biologia ingegneristica", che utilizza la tecnologia genetica per progettare strumenti biologici volti a risolvere problemi specifici, potrebbe essere d'aiuto.

Forse il successo più drammatico fino ad oggi di questo campo nascente sono i vaccini a mRNA che ci hanno aiutato a resistere alla pandemia di COVID. Ma la biologia ingegneristica ha un enorme potenziale non solo per aiutarci ad adattarci ai cambiamenti climatici, ma anche per limitare il riscaldamento.

Nel nostro ultimo articolo su Nature Communications , abbiamo esaminato alcuni dei tanti modi in cui la biologia ingegneristica può contribuire alla lotta contro il cambiamento climatico e il modo in cui i governi e i politici possono garantire che l'umanità tragga i benefici della tecnologia.

La biologia ingegneristica potrebbe aiutare a combattere il cambiamento climatico?

Abbiamo identificato quattro modi in cui la biologia ingegneristica potrebbe contribuire a mitigare il cambiamento climatico.

Il primo è trovare modi migliori per produrre combustibili sintetici che possano sostituire direttamente i combustibili fossili. Molti carburanti sintetici esistenti provengono da colture di alto valore come mais e soia che potrebbero altrimenti essere utilizzate per il cibo, quindi i carburanti sono costosi.

Alcune ricerche di biologia ingegneristica esplorano modi per produrre carburante sintetico dai rifiuti agricoli. Questi combustibili potrebbero essere più economici ed ecologici e potrebbero quindi contribuire ad accelerare la decarbonizzazione.

Ad esempio, sarebbe molto più veloce per le compagnie aeree decarbonizzare le loro flotte esistenti passando a carburanti sintetici per aerei a zero emissioni di carbonio, piuttosto che aspettare di sostituire i loro aerei con aerei ancora da sviluppare alimentati a idrogeno o batterie.

Il secondo è lo sviluppo di metodi economicamente vantaggiosi per catturare le emissioni di gas serra (da impianti industriali, edili e agricoli) e quindi utilizzare questi rifiuti per la "bioproduzione" di prodotti di valore (come prodotti chimici industriali o biocarburanti).

Il terzo è la sostituzione dei metodi di produzione ad alta intensità di emissioni. Ad esempio, diverse aziende stanno già utilizzando la “fermentazione di precisione” per produrre latte sintetico che eviti le emissioni di metano dell’industria lattiero-casearia. Altre aziende hanno prodotto microbi che promettono di fissare l'azoto nel suolo, contribuendo così a ridurre l'uso di fertilizzanti prodotti da combustibili fossili.

Infine, il quarto riguarda la cattura diretta dei gas serra dall’aria. I batteri progettati per consumare il carbonio atmosferico, o le piante allevate per sequestrare più carbonio nelle loro radici, potrebbero in teoria contribuire a ridurre i livelli di gas serra nell'atmosfera.

Al di là delle barriere tecnologiche ed economiche, non è chiaro se queste idee otterranno mai una licenza sociale. Dato il carattere "fantascientifico" di alcune di queste risposte climatiche emergenti, è essenziale che i ricercatori siano trasparenti e reattivi agli atteggiamenti del pubblico.

Fatti o fantascienza?

Quanto sono realistiche queste idee? Portare un nuovo prodotto sul mercato richiede tempo, denaro e un'attenta ricerca.

Prendiamo ad esempio l’energia solare. La prima cella solare fu creata nel 1880 e i pannelli solari furono installati sul tetto della Casa Bianca nel 1979, ma ci vollero molti altri decenni di sostegno governativo prima che l'energia solare diventasse una fonte di elettricità competitiva in termini di costi.

Il settore della biologia ingegneristica è attualmente inondato di capitali da parte degli investitori. Tuttavia, le aziende e i progetti che attirano la maggior parte degli investimenti sono quelli con il maggiore valore commerciale, in genere nei settori medico, farmaceutico, chimico e agricolo.

Al contrario, le applicazioni il cui vantaggio principale è ridurre le emissioni di gas serra difficilmente attireranno molti investimenti privati. Ad esempio, il carburante per aerei sintetico è attualmente molto più costoso del carburante per aerei tradizionale, quindi non c'è fretta da parte degli investitori privati ​​che cercano di sostenerne la commercializzazione.

Sarà necessario un qualche tipo di sostegno governativo (o filantropico) per promuovere la maggior parte delle applicazioni rispettose del clima attraverso il lento processo di sviluppo e commercializzazione.

Torni a scegliere i vincitori?

Quali applicazioni di biologia ingegneristica meritano l'assistenza dei governi? Al momento è quasi troppo presto per dirlo.

I politici dovranno valutare continuamente i meriti sociali e tecnici delle applicazioni proposte di biologia ingegneristica.

Se vogliamo che la biologia ingegneristica svolga un ruolo significativo nella lotta al cambiamento climatico, i politici dovranno affrontarlo abilmente nel corso del tempo.

Riteniamo che il sostegno del governo dovrebbe includere cinque elementi.

Innanzitutto, continuare a finanziare la ricerca scientifica di base che genera nuova conoscenza e nuovi potenziali strumenti di mitigazione.

In secondo luogo, la deliberazione pubblica sulle applicazioni della biologia ingegneristica. Alcuni nuovi prodotti, come il latte sintetico fermentato con precisione, potrebbero guadagnare consenso nel tempo anche se all’inizio sembrano poco attraenti. Altri potrebbero non ottenere mai sostegno. Affinché questa deliberazione pubblica rifletta gli interessi di tutta l'umanità, i paesi a basso e medio reddito dovranno acquisire competenze in biologia ingegneristica.

In terzo luogo, le normative dovrebbero essere allineate all’interesse pubblico. I governi dovrebbero essere attenti alla possibilità che le industrie esistenti tentino di utilizzare le normative per escludere nuovi concorrenti. Ad esempio, potremmo vedere gli sforzi da parte dei produttori agricoli di origine animale per limitare chi può usare parole come "latte" e "salsiccia" o per vietare completamente la carne coltivata in laboratorio.

In quarto luogo, sostenere la commercializzazione e lo sviluppo di tecnologie promettenti il ​​cui vantaggio principale è la riduzione delle emissioni di gas serra. I governi potrebbero finanziare direttamente questo lavoro o creare altri incentivi, come la tariffazione del carbonio, crediti d'imposta o normative ambientali, che rendano redditizi gli investimenti privati.

In quinto luogo, dovrebbero essere prese in considerazione politiche di approvvigionamento a lungo termine laddove è necessaria un’implementazione su larga scala per raggiungere gli obiettivi climatici. Ad esempio, l’Inflation Reduction Act degli Stati Uniti prevede crediti d’imposta illimitati per sostenere la cattura diretta dell’aria. Sebbene questi incentivi non siano stati progettati pensando alla biologia ingegneristica, sono tecnologicamente neutrali e potrebbero quindi supportarli.

Un futuro bioingegnerizzato in Australia?

I governi sono ora coinvolti in una corsa globale per posizionare i loro paesi come leader nell’economia verde emergente. La proposta di legislazione australiana sul "futuro made in Australia" è solo un esempio.

Altri governi hanno piani specifici per la biologia ingegneristica. Ad esempio, lo scorso anno il Regno Unito ha impegnato 2 miliardi di sterline (3,8 miliardi di dollari australiani) per una strategia di biologia ingegneristica, mentre il CHIPS and Science Act del 2022 degli Stati Uniti ha chiesto la creazione di un'iniziativa nazionale di ricerca e sviluppo nel campo della biologia ingegneristica.

Se si vuole che tali interventi abbiano successo dal punto di vista economico ed ecologico, dovranno funzionare con tecnologie ancora in via di sviluppo.

I politici possono lavorare con questo tipo di incertezza? Un approccio consiste nello sviluppare valutazioni sofisticate del potenziale delle diverse tecnologie e quindi investire in un portafoglio diversificato, sapendo che molte delle loro scommesse falliranno. Oppure potrebbero creare strumenti tecnologicamente neutrali, come crediti d'imposta e aste inverse, e consentire all'industria privata di provare a scegliere i vincitori.

La biologia ingegneristica promette di contribuire a un importante passo avanti nella mitigazione del clima. Se manterrà questa promessa dipenderà dal sostegno sia del pubblico che dei politici. Considerando quanto è alta la posta in gioco, c'è del lavoro da fare per tutti noi nel fare i conti con il potenziale di questa tecnologia.