La biofabbricazione deve essere sostenibile

I ricercatori sono da tempo affascinati dalla produzione di strutture a partire da cellule viventi, nota come biofabbricazione. Il termine deriva dalla biomedicina, dove la stampa 3D di organi per il trattamento di gravi malattie è oggetto di intense ricerche.

Oggi è possibile ricreare in laboratorio pezzi di tessuto da cellule di mammifero per studiarne la biologia, sostituire parti del corpo danneggiate o testare farmaci. Possiamo produrre tessuti animali come cibo (carne in vitro). E produrre cellule in grado di rilevare determinate sostanze o di ripulire l'ambiente dagli inquinanti. O batteri che riparano le crepe nei muri delle case. Possiamo persino costruire micro-robot che si muovono agilmente in ambienti complessi, il tutto senza dover ricorrere alla sperimentazione animale.^{2, 3}

Le cellule viventi sono costituite da componenti morbidi e biodegradabili. Generano energia dal glucosio o da altri combustibili ecologici, crescono e si muovono in modo silenzioso e altamente efficiente. Prenderle in prestito dalla natura non promette solo un progresso tecnologico, ma anche un passo verso un futuro ecologico, poiché i sistemi bio-ibridi funzionano in modo più sostenibile rispetto alle loro controparti sintetiche.

Tuttavia, la produzione di sistemi bioibridi in laboratorio è solitamente caratterizzata da tentativi ed errori, che richiedono risorse, energia e lavoro. La coltivazione di tessuti richiede materiali e attrezzature costose. È necessario controllare con precisione le condizioni ambientali delle cellule. I metodi convenzionali generano quindi molti rifiuti.

Da prove ed errori a previsioni

Per rendere la biofabbricazione sostenibile, dobbiamo ridefinire il modo di "biofabbricare" e sviluppare processi di produzione ecologicamente validi.⁵ Abbiamo bisogno di nuovi processi produttivi ad alta precisione per aumentare l'efficienza e limitare la quantità di risorse consumate, di rifiuti prodotti e di energia utilizzata.

L'approccio più efficiente per rendere la biofabbricazione ecologica è quello di determinare in anticipo la procedura ottimale in laboratorio. I computer possono aiutarci a farlo. Dovremmo sempre più modellare i biosistemi e simulare i processi di fabbricazione per identificare le strategie promettenti per il laboratorio, cioè quelle che possono produrre tessuti artificiali con determinate proprietà nel minor numero possibile di prove. L'apprendimento automatico svolgerà un ruolo centrale nella simulazione dei sistemi biologici, ad esempio quando si tratterà di selezionare le condizioni ottimali per la biofabbricazione.

In breve, ottimizzando le procedure in laboratorio anziché sperimentare a caso, possiamo ridurre al minimo il consumo di risorse e di energia.⁵

La mia visione del futuro

Se riusciremo a progettare e produrre sistemi bio-ibridi con previsioni intelligenti, immagino un futuro in cui gli edifici si riparano da soli, i robot con sensori e muscoli reagiscono all'ambiente circostante o gli impianti si integrano perfettamente nel corpo - grazie alla biofabbricazione sostenibile.

Sono convinto che se utilizziamo in modo sinergico le capacità delle cellule naturali e il potere dell'intelligenza artificiale, esiste un grande potenziale di innovazione sostenibile. La fonte di ogni cellula che utilizziamo per la biofabbricazione è in ultima analisi la natura. Solo per questo motivo dovremmo prendercene cura.