La Revolució Industrial va portar una infinitat de canvis en la societat que es van traduir en millores en la producció i l'economia. Però amb la seva arribada, també van aparèixer els residus industrials: polímers plàstics, dissolvents químics, metalls i deixalles radioactives que, lluny de poder ser reutilitzats, s'acumulen i causen danys molt greus en la biosfera. A dia d'avui, l'impacte de la indústria sobre el medi ambient és un dels majors problemes a nivell global.

Científics de la Universitat Pompeu Fabra participen en el projecte MADONNA, dirigit a eradicar els residus provinents de la indústria mitjançant l'ús de la biologia sintètica i els avenços en biotecnologia. L'equip, liderat pel Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i que comptarà amb el professor d'investigació ICREA de la Universitat Pompeu Fabra, Ricard Solé, està decidit a convertir la indústria en un procés sostenible i cíclic.

Més enllà del reciclatge

La producció industrial pot ser entès com un sistema metabòlic artificial en el qual les matèries primeres es converteixen en productes. Però a diferència del metabolisme biològic o els cicles geoquímics del planeta, aquests processos es produeixen principalment en una sola direcció amb escasses o cap possibilitat de reciclatge.

“El planeta Terra ha evolucionat durant milers de milions d'anys com un sistema cíclic en equilibri, mantingut en última instància per l'energia solar”, comenta Solé, que és cap del Laboratori de Sistemes Complexos de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE, CSIC-UPF). “El nostre objectiu és transformar les indústries en sistemes cíclics, en els quals totes les substàncies creades es puguin reutilitzar.”

El canvi de paradigma que proposen els autors implica la introducció de reaccions químiques inexistens en la natura però conegudes o utilitzades en l’àmbit de la indústria o l’enginyeria química en xarxes biològiques. Moltes reaccions químiques, com la captació de diòxid de carboni, es donen de forma natural. D'altres, com la degradació del plàstic (polietilè) o la fixació del nitrogen en presència d'oxigen, succeeixen a nivells insignificants o, directament, no es donen en la natura. “Amb MADONNA, volem redissenyar o fins i tot crear reaccions químiques que no existeixen a la natura per recuperar la part més danyada de la biosfera així com frenar l'impacte que l'activitat humana segueix exercint sobre ella”, assegura Solé.

D'acord amb els investigadors, “el manteniment de la societat actual depèn, d'una banda, del desenvolupament de nous productes capaços de dur a terme, de manera respectuosa amb el medi ambient i a un cost energètic mínim, processos que pertanyen a l'àmbit de l'enginyeria química; i, d'altra banda, de la limitació de les emissions de gasos d'efecte hivernacle i residus químics que tenen un gran impacte en el deteriorament mediambiental del nostre planeta”. El projecte MADONNA, que es preveu que durarà quatre anys i està finançat per la Comissió Europea, pretén abordar aquest desafiament portant als processos de manufactura cap a un metabolisme bioquímic i allunyant-los del metabolisme purament industrial i aliè als processos biològics.

“Aquest projecte tindrà un efecte transformador en la química industrial. En combinar les disciplines de biologia, química i enginyeria en l'àmbit de la indústria, MADONNA canviarà radicalment el panorama de la innovació biotecnològica”, conclou Solé.

El projecte europeu MADONNA (Microbial deployment of new-to-nature chemistries for refactoring the barriers between living and non-living matter) el portaran a terme científics de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) i de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE), centre mixt del CSIC i la UPF. El finançament prové de la convocatòria FET Open - Future and Emerging Technologies, que forma part del projecte Horitzó 2020 de la Comissió Europea. Aquesta convocatòria va adreçada a línies de recerca radicalment noves i dotades amb fusions entre ciència multidisciplinària avançada amb enginyeria d'avantguarda.

Imatge 1. U.S. Army Photo - Eric Proctor and Autumn Kulaga

Imatge 2. Metabolisme biològic versus metabolisme industrial. La figura mostra el cicle metabòlic bàsic de la biosfera: una seqüència de reaccions bioquímiques sostenibles per a la creació i transformació de biomassa i altres biocomponents. El metabolisme industrial transforma matèries primeres i energia habitualment no renovable a productes, generant residus.