Biotecnologie e soluzioni climatiche: panoramica delle società di aprile 2023

Biotecnologie e cambiamento climatico

Questa panoramica di aprile 2023 descrive applicazioni biotecnologiche e società citate all’epoca. Il cambiamento climatico comprende il riscaldamento globale e le trasformazioni associate. Molte misure proposte seguono due direzioni principali:

1. Ridurre le emissioni di CO₂ sostituendo i combustibili fossili nei sistemi energetici.
2. Rimuovere CO₂ dall’atmosfera o limitare il riscaldamento con altri interventi.

Molte di queste soluzioni sono tecnologiche: veicoli elettrici, celle a combustibile, energie rinnovabili, grandi batterie, cattura del carbonio e geoingegneria.

Il cambiamento climatico minaccia anche gli ecosistemi e l’approvvigionamento alimentare. L’innalzamento dei mari e il mutamento delle condizioni meteorologiche hanno inoltre ampie conseguenze sociali.

Limitare i danni può ridurre disagi e costi umani, facilitare l’attuazione delle misure e liberare risorse per affrontare altre conseguenze.

Le biotecnologie possono contribuire a rendere sistemi alimentari ed ecosistemi più resilienti.

Alcune applicazioni possono anche ridurre le emissioni, favorire lo stoccaggio del carbonio o sostituire la produzione di determinati prodotti agricoli con processi di fermentazione.

Carburanti alternativi

I veicoli elettrici si diffondono, ma quelli alimentati a carburante resteranno in uso a lungo. Soprattutto navigazione, aviazione e parte del trasporto pesante richiedono alternative al petrolio.

I biocarburanti offrono possibilità in questa direzione. Piante e alghe assorbono CO₂ durante la crescita e la loro biomassa può essere trasformata in carburante. Il processo non riproduce direttamente la formazione geologica di petrolio e gas. Il vantaggio climatico dipende dall’intera filiera, dall’energia utilizzata e dai cambiamenti nell’uso del suolo.

Le alghe sono una possibile materia prima perché possono essere coltivate anche fuori dai terreni agricoli fertili. Aumento di scala, costi e fabbisogno energetico incidono sulla fattibilità.

Esaminiamo la tecnologia nell’articolo «Biocarburanti dalle alghe: la prossima rivoluzione energetica?», che tratta anche iniziative di ricerca storiche di Reliance Industries (RELIANCE.NS) ed ExxonMobil (XOM ) (XOM), senza implicare una produzione commerciale attuale garantita.

Il biogas da materia organica e scarti agricoli è un’altra possibilità. Può ridurre le emissioni in funzione della materia prima, del trattamento e delle perdite di metano. Tra gli esempi storici figuravano Scandinavian Biogas Fuels International AB (BIOGAS.ST), OPAL Fuels (OPAL ) (OPAL) ed EnviTec Biogas AG (ETG.DE ) (ETG.DE). Scandinavian Biogas ha assunto il nome Biokraft nel giugno 2023. Il biogas non è automaticamente neutrale o negativo in termini di emissioni nette.

Cattura e stoccaggio del carbonio

Il suolo è un importante serbatoio di carbonio. La decomposizione della materia organica e i cambiamenti nell’uso del suolo possono liberare CO₂; una buona gestione può contribuire a preservare le riserve di carbonio.

Ginkgo Bioworks (DNA) sviluppa applicazioni biologiche, tra cui soluzioni microbiche per l’agricoltura che possono favorire anche lo stoccaggio di carbonio nel suolo. Gli effetti sullo stoccaggio duraturo devono essere dimostrati sul campo.

Bloom Energy (BE ) Corp (BE) sviluppa celle a combustibile alimentabili a biogas e combinabili con la cattura della CO₂. Se la CO₂ biogenica viene stoccata in modo duraturo e il bilancio dell’intera filiera è favorevole, il processo può rimuovere carbonio su base netta. La cella a combustibile non cattura direttamente CO₂ dall’aria.

Ridurre le emissioni agricole

L’agricoltura contribuisce alle emissioni di CO₂, metano e protossido di azoto. Diverse misure possono ridurle.

Una possibilità è usare meno combustibili fossili nei macchinari, ad esempio con trattori elettrici o robot più piccoli ed efficienti. Ne parliamo in «Gli investitori dovrebbero osservare i robot che assumono compiti agricoli».

Anche un uso più efficiente dei fertilizzanti può aiutare. Estrazione e lavorazione di materie prime potassiche e fosfatiche hanno effetti ambientali; i fertilizzanti azotati sono spesso prodotti usando gas naturale come materia prima e fonte energetica.

I microrganismi che fissano l’azoto atmosferico possono integrare i fertilizzanti azotati sintetici e ridurne il fabbisogno. Bayer (BAYRY) collabora in questo campo con Ginkgo Bioworks (DNA). Il programma annunciato nell’ottobre 2022 mirava a integrare i fertilizzanti sintetici, non a sostituirli subito completamente.

Il metano è un potente gas serra. I ruminanti, come bovini e ovini, lo producono durante la digestione; le grandi dimensioni degli allevamenti rendono rilevanti queste emissioni.

Diverse strategie di selezione genetica, la modifica del microbioma dei ruminanti, o specifici additivi per mangimi potrebbero aiutare a ridurre queste emissioni.

Colture e animali possono inoltre essere sviluppati per richiedere meno terreno, fertilizzanti o mangimi, oppure emettere meno gas serra. CRISPR è uno degli strumenti di modifica genetica. La tecnica CRISPR-Cas programmabile fu descritta nel 2012 e aveva quindi circa dieci anni al momento della panoramica.

Approfondiamo il tema in «CRISPR oltre la salute umana: nuove opportunità di investimento nella modifica genetica». Colture più resistenti a siccità, eventi meteorologici estremi e patogeni possono sostenere l’approvvigionamento alimentare in un clima che cambia.

Produrre diversamente alcuni prodotti agricoli

Alcune piante sono coltivate per una sostanza specifica: un olio cosmetico, un aroma o profumo, una spezia o un composto attivo come un cannabinoide.

Per determinati composti di alto valore, il prodotto desiderato rappresenta solo una piccola parte della biomassa, talvolta meno dell’1%. Questo non vale per tutte le colture e tutti i prodotti.

In questi casi, metodi alternativi possono ridurre il fabbisogno di terreno e l’impatto ambientale. Anche la fermentazione richiede però nutrienti, materie prime ed energia.

La nostra panoramica dell’epoca «Cinque società quotate di biologia sintetica — aprile 2023» citava Amyris (AMRS), che produceva profumi e altre molecole di valore mediante fermentazione industriale. Calyxt (CLXT) sviluppava la produzione con cellule vegetali in bioreattori e tecnologie di modifica genetica come TALEN. Amyris ha avviato una ristrutturazione Chapter 11 nell’agosto 2023. Calyxt si è fusa con Cibus nel maggio 2023, dopo di che la società combinata è stata quotata con il simbolo CBUS.

Ginkgo Bioworks (DNA ) (DNA) collaborava con Cronos per produrre cannabinoidi attraverso microrganismi. Prima del 2023, i partner avevano già comunicato traguardi di produttività e prodotti contenenti cannabinoidi ottenuti in coltura.

La produzione alimentare in ambienti controllati è un altro percorso.

L’agricoltura verticale può risparmiare acqua e terreno per alcune colture, a seconda dell’impianto. I terreni liberati possono essere ripristinati o riforestati. Il consumo elettrico incide sul bilancio climatico. Gli esempi storici seguenti hanno attività differenti:

1. Kalera — agricoltura verticale; nell’aprile 2023 è stata annunciata una procedura Chapter 11. KALRQ era un successivo codice OTC, non una quotazione Nasdaq.

2. AppHarvest — grandi serre; la società ha richiesto la protezione Chapter 11 nel luglio 2023. APPHQ era un successivo codice OTC, non una quotazione Nasdaq.

3. Hydrofarm Holdings (HYFM) — produttore e distributore di attrezzature per coltivazione in ambienti controllati, non lo stesso tipo di coltivatore degli altri esempi.

La carne coltivata è una tecnologia distinta, basata sulla coltura di cellule animali. Ne parliamo in «Cinque titoli legati alla carne coltivata — aprile 2023», con esempi storici di diversa esposizione alla tecnologia: Tyson Foods (TSN), JBS (JBSAY), Agronomics Limited (AGNMF), Cult Food Science (CULT.CN), e Steakholder Foods Ltd (STKH ) (STKH). Grandi produttori di carne, società di investimento e sviluppatori specializzati hanno modelli di attività differenti.

Conclusione

Le biotecnologie possono contribuire in vari modi a limitare il cambiamento climatico e i suoi danni. Le società e i simboli citati fanno parte di una panoramica storica del 2023.

Altre possibilità studiate comprendono alberi geneticamente modificati, biochar, che immagazzina carbonio in materiale carbonizzato e nel suolo, coltivazioni di alghe kelp, fertilizzazione con ferro per stimolare le microalghe oceaniche. Soprattutto per le applicazioni marine, effetti ecologici e durata dello stoccaggio del carbonio restano importanti temi di ricerca.

Accanto alle tecnologie energetiche, i processi biologici dai microrganismi agli alberi possono quindi contribuire alle azioni climatiche. La loro utilità dipende da effetti dimostrati, fattibilità e gestione attenta.