Batteri contro i pfas

Ogni anno nel mondo vengono prodotte circa 350 milioni di tonnellate di rifiuti chimici, tra cui pesticidi, residui di farmaci e microplastiche. I composti alchilici perfluorurati e polifluorurati (PFAS) sono particolarmente resistenti alla degradazione e rimangono così persistenti in natura che per loro è stato coniato il termine "prodotti chimici eterni". Per queste cose non esistono praticamente strategie di smaltimento. Di solito vengono inceneriti, il che non solo consuma molta energia ed è costoso, ma sposta semplicemente il problema: dai rifiuti liquidi che inquinano l'ambiente ai gas serra rilasciati durante l'incenerimento, che contribuiscono al cambiamento climatico. "Ho sempre voluto dare il mio contributo a questo problema ambientale", afferma Estelle Clerc, e così ha avviato la propria attività con uno smaltimento sostenibile e conveniente dei rifiuti chimici. La loro spin-off CellX Biosolutions, fondata nel 2024 , ha sede presso il Politecnico federale di Zurigo (ETH) e si avvale dei maestri della degradazione: i batteri.

Prendere di mira i batteriL'idea di Clerc si basa su una metodologia da lei sviluppata insieme al suo supervisore di dottorato Roman Stocker, professore di acque sotterranee e idromeccanica presso l'Istituto di ingegneria ambientale dell'ETH di Zurigo ( Nat Commun , 14: 8080 ). All'epoca, il microbiologo voleva identificare i batteri marini che danno un contributo importante al ciclo del carbonio. Utilizzando un chip microfluidico autocostruito, caricato con composti di carbonio, è stato possibile attrarre batteri in grado di degradare il composto corrispondente. Ciò che ha sorpreso i ricercatori è stato il fatto che i batteri studiati erano apparentemente in grado di percepire composti di carbonio ancora più complessi. Dopotutto, la comunità scientifica aveva precedentemente dato per scontato che ciò funzionasse solo con gli zuccheri semplici. "Tuttavia, in studi sul campo a Raunefjord, in Norvegia, siamo stati in grado di dimostrare che le comunità batteriche possono percepire e seguire un gradiente di concentrazione di laminarina e altri polisaccaridi complessi", spiega Clerc. La laminarina è un polisaccaride prodotto principalmente dalle alghe brune come riserva di energia e fonte di cibo per molti batteri marini.

Una "trappola batterica" ​​praticaLa sua osservazione diede un'idea alla dottoranda: "Se i batteri riescono a riconoscere la laminarina, dovrebbero riuscire a fare lo stesso anche con altre sostanze complesse e difficili da degradare". Da qui è nata l'idea di CellX Biosolutions: utilizzando il chip microfluidico, che è dotato di una sostanza chimica bersaglio e funge quindi da "trappola batterica", vengono isolati in modo specifico i consorzi batterici in grado di degradare la sostanza bersaglio corrispondente. In laboratorio, i microbi catturati vengono coltivati ​​e analizzati per valutarne le prestazioni di degradazione. Se ciò verrà confermato, i batteri potranno essere preparati per l'uso industriale. "Con il nostro metodo possiamo isolare comunità batteriche naturali con attività metabolica selezionata", afferma Clerc, pensando ad esempio ai consorzi provenienti da impianti di depurazione o da siti contaminati. Nella realizzazione della sua idea imprenditoriale, la microbiologa ha ricevuto il supporto di tre co-fondatori, tutti con esperienza in ambito di fondazione e che condividevano la visione di Clerc di uno smaltimento dei rifiuti chimici sostenibile, conveniente ed efficiente dal punto di vista energetico: Geoffry Besnier, Christian Engler e Fabienne Kurt.

Viaggio nelle profonditàMentre Besnier, in qualità di Chief Operating Officer, si occupa principalmente del business operativo, vale a dire dell'implementazione della visione condivisa, Kurt, che ha un dottorato in biotecnologia, è responsabile dello sviluppo dei prodotti. Ciò che la aiuta è il fatto che ha già esperienza nello sviluppo di prodotti a partire da microrganismi viventi. Engler è un ingegnere e si occupa di ottimizzare la trappola batterica affinché possa penetrare in habitat inospitali o difficilmente accessibili. Ha progettato un involucro resistente alla pressione e un robot subacqueo in grado di raggiungere una profondità di 800 metri. Ciò consente a CellX Biosolutions di accedere al potenziale metabolico in gran parte inutilizzato dei microbi delle profondità marine.Il fatto che non tutti i batteri delle profondità marine possano essere coltivati ​​in laboratorio non è un problema, spiega il fondatore dell'azienda: "Per la nostra applicazione, ci concentriamo sugli organismi che crescono sugli inquinanti desiderati nel nostro laboratorio". Questo approccio si riflette anche nel nome dell'azienda, come riassume Clerc: "CellX sta per i batteri che studiamo, X per l'estremo. Cerchiamo i nostri "degradatori" in habitat difficilmente accessibili o dove la presenza di inquinanti rappresenta una sfida importante per i batteri. Questi ambienti unici ci permettono di trovare organismi che degradano anche le sostanze più ostinate."Anche dal punto di vista finanziario la start-up svizzera si presenta bene: dalla sua fondazione nel 2024, ha già raccolto 1,2 milioni di dollari USA; 150.000 franchi svizzeri provengono dal programma Venture Kick della Kick Foundation, nell'ambito del quale diverse fondazioni, aziende e privati ​​hanno unito le forze per promuovere lo sviluppo economico. Per sostenere la sua visione, Clerc ha appena ricevuto anche una borsa di studio Bridge Proof of Concept dal Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica e dall'Agenzia svizzera per la promozione dell'innovazione Innosuisse. Il programma di finanziamento è rivolto ai giovani ricercatori che desiderano sviluppare un'applicazione basata sui risultati delle loro ricerche.

Un mercato da miliardi di dollariCon questo livello di sostegno finanziario, la strada è spianata per i primi studi pilota con due importanti partner del settore, come spiegano i quattro fondatori in un breve filmato di Venture Kick . L'attenzione sarà rivolta allo sviluppo del prodotto e all'ampliamento del primo consorzio microbico. L'obiettivo finale è creare un catalogo di microrganismi degradabili che possano essere resi disponibili in base alle necessità. In futuro, oltre all'acqua, come fonti di batteri si utilizzeranno anche il suolo e i sedimenti. Oltre alla fornitura di singoli consorzi microbici, come ulteriore servizio vengono offerti studi sulla biodegradabilità di sostanze selezionate.Il mercato del trattamento dei rifiuti chimici è vasto: si stima che raggiungerà i 48 miliardi di dollari entro il 2027. CellX Biosolutions ha in programma piani ambiziosi e punta a raggiungere una quota di mercato di un miliardo di dollari USA. I potenziali clienti sono principalmente grandi produttori di PFAS e aziende farmaceutiche che desiderano gestire i propri rifiuti nel rispetto dell'ambiente.Larissa Tetsch

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