Frances Arnold (Pittsburgh, USA, 1956) è stata premiata nel 2018. Premio Nobel per la Chimica Per una nuova rivoluzione scientifica consistente nella ricerca di evoluzione diretta. I suoi metodi per la produzione di enzimi (responsabili di catalizzare tutte le reazioni biochimiche degli organismi viventi) consentono di selezionarli e migliorarli, fino a dotarli di proprietà che non si verificano in natura.

Arnold, professore di ingegneria chimica, bioingegneria e biochimicaكيمياء Al California Institute of Technology, è stato in grado di spremere miliardi di anni di processo di evoluzione naturale degli enzimi in un altro processo diretto della durata di giorni o settimane.

In occasione della consegna dei premi della Fondazione Principessa di Girona (FPdGi), Arnold parlerà oggi con l’ingegnere chimico Maria Escudero Escribano, vincitrice del Premio FPdGi per la ricerca scientifica 2018.

In quali aree può essere utile la tua ricerca?

I miei metodi sono usati in tutto il mondo per migliorare le prestazioni degli enzimi in tutto, dai detersivi per bucato, ai cosmetici, al trattamento di malattie o alla produzione di carburante per aerei da fonti rinnovabili. Immagino un mondo in cui la chimica pulita ed efficiente della natura sostituisce i luridi processi di produzione umana. Non sarebbe fantastico produrre prodotti farmaceutici, cosmetici, combustibili e prodotti chimici nello stesso modo in cui produciamo la birra? Non sarebbe fantastico se i microbi mangiassero i nostri rifiuti di plastica e li trasformassero in nuovi materiali di valore?

La diffusione della plastica sembra essere un grave problema ambientale del pianeta, ma è quasi insolubile in tutto il mondo. Creeremo batteri che mangiano la plastica? Possiamo sostituire la plastica con materiali che durano poco nell’ambiente e si degradano? Creeremo batteri che mangiano la plastica?

La risposta è si. La plastica esiste solo da circa 100 anni, ma i batteri stanno già iniziando a capire come possono degradarla. E possiamo aiutarli accelerando questo sviluppo. Possiamo anche riciclare questi materiali e crearne di nuovi che si degradano più facilmente.

La natura è un mondo di sorprese: i microbi vivono senza ossigeno o si nutrono di composti tossici. Dovremmo cercare nella natura le chiavi per pulire il mondo? O dobbiamo farlo noi stessi?

I microbi sono altamente inventivi e hanno escogitato modi per vivere in tutti i tipi di ambienti. Tuttavia, non risolvono necessariamente gli stessi problemi che un essere umano deve risolvere. Mi piace l’idea che possiamo usare il modo di innovazione della natura, che è l’evoluzione, per rendere la natura il nostro partner collaborativo. Noi umani dobbiamo ancora risolvere i nostri problemi, ma la natura può essere parte di questa soluzione. Possiamo aiutare a guidare la natura verso soluzioni a vantaggio di tutti noi nel rispetto della biodiversità.

Noi umani dobbiamo ancora risolvere i nostri problemi, ma la natura può essere parte di questa soluzione.

Il petrolio ei suoi derivati ​​sono onnipresenti nella nostra società. Esistono alternative al petrolio?

Penso che dobbiamo passare alle emissioni nette di carbonio il prima possibile se vogliamo evitare le peggiori conseguenze del cambiamento climatico. Pertanto, se continuiamo ad estrarre combustibili fossili, dobbiamo compensare le emissioni sequestrando il carbonio. Ciò significa pomparlo nuovamente nel terreno, conservarlo come materia organica nel terreno, convertirlo in sostanze chimiche o persino produrre cemento per la separazione del carbonio. C’è un grande margine per migliorare la tecnologia per sequestrare il carbonio, così come per smettere di usare combustibili fossili. Spero che i giovani scienziati continueranno a ideare questi metodi migliorati.

C’è un grande margine per migliorare la tecnologia per sequestrare il carbonio, così come per smettere di usare combustibili fossili.

Ci credi?

Ci sono molte alternative all’olio a seconda dell’uso. Il petrolio è una risorsa preziosa, il prodotto di milioni di anni di trasformazione delle biomasse. Attualmente, bruciamo la stragrande maggioranza di ciò che estraiamo dalla terra, rilasciando anidride carbonica e altri inquinanti nella nostra atmosfera quando generiamo elettricità o usiamo petrolio per i trasporti. La California, che è per molti versi simile alla Spagna, si sta allontanando dalle risorse fossili verso l’elettricità a zero emissioni di carbonio (eolica e solare, per esempio) e i trasporti. Un grande vantaggio di questo cambiamento è la riduzione dell’inquinamento atmosferico causato da automobili e centrali elettriche.

Hai fondato Provivi, che usa erogatori di feromoni contro un verme che attacca i raccolti. l’Est Profumo Ha lo scopo di ridurre l’accoppiamento e l’emergere di nuove generazioni di larve. Apprezza questa esperienza. Le sostanze chimiche alternative possono sostituire l’uso di pesticidi?

Ho co-fondato Provivi con due alunni nel 2014. Abbiamo inventato processi per produrre feromoni sessuali complessi a un costo così basso, che possono essere spruzzati in campi di mais, cotone, riso e soia dove le larve causano danni enormi. I nostri prodotti sono naturali, atossici e non danneggiano gli insetti utili e non lasciano residui tossici dannosi per l’uomo. Li forniamo già in Kenya, Indonesia, Sud America e Messico, dove gli agricoltori godono di raccolti di migliore qualità e rese più elevate utilizzando meno pesticidi.

C’è grande preoccupazione per la diffusione onnipresente dei pesticidi nelle colture e negli alimenti. Quali soluzioni può fornire la chimica verde? La soluzione è mangiare solo prodotti biologici?

I feromoni aiutano gli agricoltori biologici a combattere i parassiti (che si nutrono delle colture) attraverso composti naturali, sostituendo i pesticidi. Produciamo feromoni utilizzando una chimica più efficiente, inclusi nuovi processi biologici. I paesi ricchi possono acquistare prodotti biologici (verdi), ma molti altri no. Gli agricoltori dei paesi poveri causano enormi danni ambientali con i pesticidi e vorrei che avessero alternative praticabili, compresi i feromoni, ma anche che implementassero migliori pratiche agricole.

I feromoni che produciamo contro i parassiti non danneggiano gli insetti utili e non lasciano residui tossici che danneggiano l’uomo. Li forniamo già in Kenya, Indonesia, Sud America e Messico, dove gli agricoltori godono di raccolti di migliore qualità e rese più elevate utilizzando meno pesticidi.

E le colture geneticamente modificate possono funzionare? Il problema è che contengono molti pesticidi (usati per uccidere le erbacce che competono con le piante transgeniche in crescita)

In alcuni casi, le varietà di colture geneticamente modificate saranno molto utili per affrontare i problemi causati da parassiti e cambiamenti climatici. Le colture GM in molti casi utilizzano meno pesticidi rispetto alle colture non GM, ma la resistenza sta cominciando a emergere, ad esempio, negli insetti come il verme autunnale. Affrontiamo una battaglia costante tra evoluzione (dal lato degli insetti) e innovazione (dal lato umano). Ma dal momento che la registrazione di un nuovo insetticida ora può costare miliardi di dollari e impiegare molti anni per svilupparsi, sembra che lo sviluppo stia vincendo la gara e abbiamo bisogno di soluzioni completamente nuove. Vedo i feromoni come un ottimo esempio di una soluzione completamente nuova.

Ho lavorato anche nel campo dell’energia solare, che si sta sviluppando molto. Come valuteresti il ​​tuo contributo alla mitigazione del cambiamento climatico?

La Spagna è ricca di energia solare! È ottimo per il turismo, ma anche per passare all’energia a basse emissioni di carbonio. Perché non utilizzare questa risorsa pulita e abbondante? X

Nel discorso a cui stai partecipando oggi, affronterai le principali sfide che minacciano l’umanità come il cambiamento climatico e come la chimica applicata può fornire soluzioni all’inquinamento. Come valuteresti i Girona Princess Foundation Awards?

È bello riconoscere e sostenere il lavoro dei giovani scienziati. Incoraggiandoli a esplorare e ad assumersi dei rischi, investiamo nelle innovazioni future e nel futuro del Paese.

Leggi anche