L'industrializzazione dilagante ha causato il riscaldamento del nostro pianeta a un ritmo senza precedenti. I ghiacciai si stanno sciogliendo e il livello del mare si sta alzando. Le siccità durano più a lungo e sono più devastanti. Gli incendi boschivi sono più intensi. Estremo, Gli eventi meteorologici di una generazione, come gli uragani di categoria 5, sembrano verificarsi su base annuale.

L'ambiente è davvero in grave salute e c'è un disperato bisogno di un'azione urgente. Ma c'è un autentico ottimismo sul fatto che le soluzioni ad alcune delle più grandi sfide ambientali possano finalmente essere a portata di mano.

Prendere, Per esempio, il problema decennale degli stagni di decantazione delle sabbie bituminose in Canada, la terza riserva mondiale di greggio. Il recupero di questo olio consuma quasi il triplo del suo volume in acqua e lascia dietro di sé una poltiglia d'acqua, solidi e contaminanti organici come rifiuti. Le operazioni di Oilsands sono nel loro settimo decennio, e più di un trilione di litri di acque reflue ora risiedono negli stagni di sterili.

Ma un collettivo di ingegneri in rapida crescita, scienziati, attivisti e imprenditori stanno ottenendo alcuni dei maggiori vantaggi nella bonifica ambientale degli ultimi decenni, confondendo i confini tra fisico, scienze biologiche e digitali. Ci definiamo biologi sintetici.

Ho ampiamente contribuito alla ricerca, formazione scolastica, commercializzazione e regolazione della biologia sintetica, incluso come fondatore di Metabolik Technologies, un'impresa di biotecnologia ambientale, che ha commercializzato un primo nel suo genere, bassa energia, soluzione a basso costo e sostenibile per decontaminare i bacini di decantazione di residui petroliferi.

Una guida rapida alla biologia sintetica

La premessa alla base della biologia sintetica è tanto semplice quanto elegante:la natura assembla, smonta e ricicla le molecole nel modo più pulito ed efficiente che si possa immaginare. Le istruzioni uniche necessarie per raggiungere questi compiti si trovano nel DNA.

I biologi sintetici studiano i sistemi naturali per comprendere questi straordinari processi e quindi utilizzano il DNA sintetizzato in laboratorio per riprogrammarli per eseguire nuovi compiti o compiti esistenti in modo più efficiente.

La biologia sintetica è stata utilizzata per migliorare gli enzimi, cellule e popolazioni di cellule per diverse applicazioni come il rilevamento, abbattendo gli idrocarburi e altri "prodotti chimici per sempre" come le sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) nel suolo e nell'acqua e sequestrando anidride carbonica e metano.

È importante sottolineare che molti dei protagonisti e influencer della biologia sintetica sono i millennial e gli zoomer cresciuti con una dieta costante di cartoni animati del sabato mattina.

Una volta fantascienza, ora una vera soluzione

I batteri geneticamente modificati che hanno assorbito le fuoriuscite di petrolio erano un punto fermo in Capitan Planet e i Planetari , la serie animata di supereroi ambientali lanciata nel 1990. Mentre due decenni fa questi concetti erano confinati alle pagine di finzione, ora sono una realtà grazie ai progressi della biologia molecolare come l'editing del genoma CRISPR e l'avvento di fonderie genomiche completamente automatizzate, sistemi robotici che conducono migliaia di esperimenti al giorno, per cicli accelerati di progettazione-costruzione-test-apprendimento.

In modo cruciale, i successi della biologia sintetica nell'ambito delle bonifiche ambientali non sono state dimostrazioni una tantum nei laboratori accademici. Sono stati testati sul campo su scale considerevoli e hanno affrontato a grandi passi alcune delle più grandi sfide ambientali del mondo.

Tradurre le innovazioni sul campo

I bacini di decantazione contengono composti organici come i composti della frazione di acido naftenico (NAFC) e gli idrocarburi poliaromatici (IPA) che sono dannosi per la vita acquatica e la salute umana e sono notoriamente difficili da eliminare dall'acqua. Sono anche brulicanti di vita microbica.

Questi microbi non si limitano a sopravvivere, ma prosperano nell'acqua contaminata. Sentono, ingerire e metabolizzare i composti tossici nell'acqua, anche se a ritmi molto lenti. Il mio team dell'Università della British Columbia e i nostri colleghi di Allonnia hanno isolato e studiato la genomica di queste creature uniche e, in collaborazione con Ginkgo Bioworks, stanno ora aumentando il loro appetito e il metabolismo dei composti tossici.

Dopo aver convalidato le prestazioni dei microrganismi sul campo, il team di UBC-Allonnia ha progettato alcuni dei più grandi sistemi di trattamento del loro genere per raggiungere i tassi e le scale necessarie per bonificare l'acqua entro i tempi prescritti nel Tailings Management Framework dell'Alberta.

Testeremo il nostro sistema di trattamento nei bacini di decantazione all'inizio del 2022 per mettere a punto i microrganismi e i reattori, e valutare i rischi. Alcuni di questi rischi includono l'inefficacia o costi superiori alle attese della tecnologia, il potenziale danno che i microbi possono causare all'ecosistema e se le autorità di regolamentazione e gli azionisti sono a proprio agio con l'impiego di microrganismi ingegnerizzati nell'ambiente.

Questo piccolo gruppo di biologi sintetici ha avuto successo grazie all'ingegnosità dell'approccio e ai nuovi modelli di collaborazione. Il team ha coinvolto anche operatori delle sabbie bituminose, studi di progettazione ingegneristica, società di produzione a contratto ed esperti di regolamentazione che sono stati in grado di sfruttare i punti di forza di ciascun partner per ridurre i tempi, spese e incertezza per lo sviluppo di una soluzione pratica.

Il divertimento è appena iniziato

I biologi sintetici sono solo all'inizio e ora hanno messo gli occhi su una serie di problemi altrettanto grandi. Uno, in particolare, ha implicazioni significative per il nostro futuro elettrico.

L'adozione diffusa di veicoli elettrici potrebbe ridurre le emissioni di carbonio dal settore dei trasporti di quasi il 50%. Sfortunatamente, l'estrazione dei metalli utilizzati nei veicoli elettrici danneggia l'ambiente.

Il gigante minerario @TeckResources sta contribuendo con oltre 1,5 milioni di dollari agli sforzi di bonifica della famigerata miniera di Tulsequah Chief, che possedeva in precedenza e abbandonato nel 1957. #bcpoli Via @writermjs https://t.co/UcOpvPpouv

— Il Narvalo (@thenarwhalca) 10 giugno, 2021

La fabbricazione di un singolo veicolo elettrico genera 250, 000 chilogrammi di rifiuti minerari e 150, 000 litri di un liquido estremamente tossico chiamato drenaggio delle rocce acide, una grave minaccia per l'ambiente a causa del suo effetto potenzialmente devastante sui fiumi, ruscelli e habitat acquatici.

L'estrazione mineraria è dispendiosa e insostenibile, e l'industria ha un disperato bisogno di soluzioni efficaci per trattare i suoi grandi corpi di rifiuti. La mia nuova start-up ArqMetal sta sviluppando soluzioni microbiche per eliminare completamente gli stagni di sterili. Se noi e altri come noi abbiamo successo, elimineremo gli sprechi, fornire decarbonizzazione, preservare la biodiversità, generare occupazione e conseguire uno sviluppo sociale equo. Non era questo che avevano in mente gli architetti del Green New Deal?

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.