Un futuro più verde grazie agli enzimi personalizzati
Dai detersivi per il bucato alle creme per il viso, fino agli oli e ai coloranti per la filatura dei tessuti, i prodotti di consumo quotidiano sono tra quelli che consumano più risorse e inquinano di più sul mercato. Gli approcci produttivi attuali per questi prodotti generano molte emissioni di carbonio e consumano quantità elevate di acqua ed energia.
La scoperta di enzimi di precisione
Di fronte alla crescente pressione ambientale, il progetto FuturEnzyme(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, si è posto l’obiettivo di sviluppare enzimi ecologici che contribuiscano a rendere più sostenibili le industrie dei detergenti, dei cosmetici e dei tessuti. Guidato dal Consiglio Nazionale delle Ricerche spagnolo (CSIC) e con la partecipazione di partner scientifici e industriali, il progetto ha coniugato lo stato dell’arte della scoperta e dell’ingegneria degli enzimi con gli strumenti computazionali per portare la biotecnologia sostenibile direttamente nelle applicazioni commerciali. I partner industriali hanno contribuito a definire gli esatti requisiti enzimatici e a specificare le condizioni e le prestazioni necessarie per ciascun prodotto. Gli scienziati di FuturEnzyme hanno quindi cercato gli enzimi candidati usando il software personalizzato Horus(si apre in una nuova finestra), che analizza i genomi microbici e i metagenomi provenienti da ambienti di tutto il pianeta alla ricerca di enzimi in grado di soddisfare queste esigenze. Infine, alcuni strumenti computazionali avanzati hanno permesso di affinare la selezione, portando all’individuazione di enzimi con attività, stabilità e prestazioni ottimali in condizioni reali. «Il nostro approccio mirato va oltre l’identificazione di enzimi di ampia utilità, ma intende scoprire e ottimizzare gli enzimi per applicazioni ben definite e reali», afferma il coordinatore del progetto Manuel Ferrer.
Progettazione computazionale à la carte di enzimi
I recenti progressi dell’intelligenza artificiale hanno trasformato il processo di scoperta e ingegnerizzazione degli enzimi. I ricercatori, infatti, ora possono creare modelli di migliaia di strutture di enzimi e simularne il comportamento con gli ingredienti e le condizioni dei prodotti reali, prima di entrare in laboratorio. Questo permette di accelerare la scoperta di enzimi, ridurre i costi e limitare il lavoro di laboratorio non necessario. FuturEnzyme ha anche sviluppato un proprio motore di predizione (EP-Pred) integrato in https://horus.bsc.es(si apre in una nuova finestra) che usa risultati teorici e sperimentali per accelerare la scoperta degli enzimi attraverso la sola sequenza. «Stiamo vivendo una rivoluzione nella biotecnologia enzimatica, poiché possiamo accedere e produrre enzimi con prestazioni adeguate alle esigenze del prodotto utilizzando un approccio completamente computazionale», sottolinea Ferrer.
Innovazioni basate sugli enzimi con un impatto ambientale ridotto
Usando tecnologie avanzate di fermentazione e immobilizzazione, l’équipe ha creato formulazioni sicure a base di enzimi che, secondo quanto emerso dall’analisi del ciclo di vita, comportano emissioni e un uso di risorse notevolmente inferiori. Il prototipo di detergente liquido con il nuovo enzima come ingrediente mostra il potenziale per una pulizia efficace a 20 °C, riducendo l’uso di acqua ed energia pur mantenendo buone prestazioni. Nel settore cosmetico, un prodotto a base di acido ialuronico a basso peso molecolare, sviluppato con un processo enzimatico innovativo, offre un’alternativa più efficiente dal punto di vista energetico e priva di sostanze chimiche rispetto ai metodi tradizionali. Per i tessuti, il pretrattamento a base di enzimi rimuove gli oli applicati durante la lavorazione delle fibre, con numerosi vantaggi ambientali, tra cui un minore consumo di acqua e una minore riduzione dello strato di ozono.
Direzioni future e impatto del progetto
FuturEnzyme sta lavorando attivamente per tradurre le sue scoperte in un’applicazione commerciale, e i partner industriali si stanno preparando per l’approvazione normativa, la scalabilità della produzione e l’ingresso sul mercato. Parallelamente, molti candidati enzimi saranno resi ampiamente accessibili attraverso i kit di screening distribuiti da Biosynth GmbH. Questi kit consentono agli istituti di ricerca e alle aziende di studiare enzimi con proprietà catalitiche mirate, riducendo i tempi, i costi e i rischi tipicamente associati alla scoperta in fase iniziale. Combinando innovazione digitale, collaborazione industriale ed esplorazione della biodiversità globale, FuturEnzyme ha dimostrato che gli enzimi su misura possono trasformare i prodotti di uso quotidiano in alternative più sostenibili dal punto di vista ambientale. Considerate le milioni di tonnellate di detersivi per bucato, cosmetici e tessuti usati ogni anno in tutto il mondo, le soluzioni basate sugli enzimi possono avere un impatto ambientale notevole.
