Le biotecnologie, definite come “applicazioni tecnologiche basate su sistemi biologici, organismi viventi o loro derivati, al fine di realizzare o modificare prodotti o processi”, hanno visto un’evoluzione millenaria nella storia dell’uomo, esplorando molteplici applicazioni, tra le quali la produzione della birra, del vino e del pane, sino allo sviluppo di anticorpi o biofarmaci, sfociando anche nella genetica e utilizzando modifiche del DNA.

L’abilità nel controllo genetico ha permesso un avanzamento importante delle biotecnologie nel panorama medico e farmaceutico, consentendo la nascita di numerose start-up esperte di queste tecnologie, che si sono estremamente specializzate nella produzione di molecole pure ad altissimo valore aggiunto.

Oggi, diverse biotecnologie basate sull’utilizzo di batteri, lieviti o microalghe, rappresentano la base dello sviluppo di ingredienti innovativi per la cosmetica, proiettandosi anche negli sviluppi futuri grazie alla loro versatilità e al basso impatto ambientale rispetto ad altre industrie.

Inoltre, l’attenzione ambientale ha assunto un ruolo critico nella selezione delle tecnologie e dei processi nei cicli produttivi, in maniera trasversale tra le diverse realtà industriali. Per questo le biotecnologie rappresentano un’ampia possibilità di nuovi sviluppi sostenibili, che sembra durerà per qualche decennio.

Un importante contributo alla sostenibilità produttiva, è fornito dalle cosiddette biotecnologie bianche (1) (ad esempio la fermentazione attraverso enzimi o batteri) che si sono affermate a livello industriale a valle dei cicli produttivi (tecnologie end of pipe), ed attualmente si stanno diffondendo come tecniche che permettono di ottenere prodotti ad alto valore aggiunto a partire da risorse rinnovabili.

Le biotecnologie e le scienze della vita contribuiscono alla modernizzazione dell'industria e vengono utilizzate come vettore di innovazione in una varietà di settori come la sanità e i prodotti farmaceutici, la salute animale, i tessuti, i prodotti chimici, la plastica, la carta, il combustibile, gli alimenti e la lavorazione dei mangimi.

Grazie alle biotecnologie industriali è possibile oggi avere prodotti con una maggiore efficienza in termini di costi e sostenibilità ambientale, ma anche soluzioni biodegradabili, che richiedono un minor consumo di acqua e fonti fossili, creando meno rifiuti durante il proprio ciclo produttivo.

Secondo il rapporto 2022 (2) realizzato tra Federchimica Assobiotec, Associazione nazionale per lo sviluppo delle biotecnologie, ed ENEA emerge come il comparto delle biotecnologie si confermi come uno dei motori dell’innovazione nazionale, contribuendo a oltre il 5% della R&S dell’intero manifatturiero. Con una popolazione di imprese in lieve crescita, il settore è caratterizzato da una forte intensità di ricerca e sviluppo e con punte di eccellenza.

Relativamente alla distribuzione per settore, se le imprese attive nell’ambito della salute umana continuano a rappresentare la quota maggioritaria del numero totale di imprese biotecnologiche italiane (48,5%), si conferma la progressiva e continua crescita fra il 2014 e il 2021 della quota delle imprese che hanno come applicazione prevalente le biotecnologie industriali (+29%) e, soprattutto nell’ultimo periodo, di quelle per agricoltura e zootecnia (+34,5%).

In ottica comunitaria, lo scenario (3) diviene più complesso: industria frammentata con molteplici percorsi di innovazione e finanziamento e marcate differenze tra i paesi con il Regno Unito leader nel ruolo, come sede del 35 per cento di tutte le start-up biotecnologiche in Europa dal 2012. La metà delle aziende biotecnologiche di oggi ha sede in Francia, Germania e Regno Unito. Anche il Belgio, i Paesi Bassi e la Svizzera stanno crescendo, anche se da una base inferiore. Al contrario, l'attività di start-up biotecnologica in Francia, Germania e Svezia è rallentata negli ultimi anni.

Uno dei trend 2023 è rappresentato dalla cosiddetta “biotech beauty” (4), che porta in sé la consapevolezza di sviluppare e produrre ingredienti e molecole innovative e sicure, alternative alle scarse risorse naturali del nostro pianeta. Un approccio consapevole, oggi sempre più caro al consumatore cosmetico, che sceglie prodotti che raccontano la sostenibilità e che si aspetta efficacia di alto livello ed effetto immediato all’applicazione.

FEDERICA CARLOMAGNO           STEFANIA ZANZOTTERA

ROELMI HPC | Italia

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I composti attivi di derivazione biotecnologica sono il risultato di metodi produttivi eseguiti in laboratorio con processi altamente tecnologici mediante l’utilizzo, per esempio di: i) microorganismi e organismi viventi per sviluppare ingredienti cosmetici di interesse come peptidi, enzimi e proteine, ii) cellule staminali vegetali per produrre potenti composti attivi.

La funzione primaria di tali ingredienti sopra descritti passa attraverso l’utilizzo di diversi meccanismi biologici che, oltre a focalizzarsi sul ripristino e la protezione le normali funzioni fisiologiche cutanee, combattono fattori degenerativi come ad esempio il danno da radiazione solare e l’invecchiamento cellulare.

Diverse aziende produttrici di ingredienti per la cosmetica hanno oggi investito importanti risorse economiche e umane nella ricerca biotecnologica per lo sviluppo di nuovi prodotti che potrebbero migliorare notevolmente l’impatto ambientale dell’industria cosmetica.

Uno degli esempi più noti di applicazione di biotecnologia è la fermentazione batterica che può essere traslata su risultati diversi: la produzione di metaboliti ad elevata purezza quali acido jaluronico o peptidi, oppure la produzione di biomassa batterica da utilizzare tal quale come ingrediente. In entrambi i casi, la biotecnologia consente di poter modulare le quantità produttive, inducendo i microrganismi ad attività diverse, ad esempio con stimoli esterni che attivano risposte agli stress a volte antitetiche, quali l’aumento della proliferazione cellulare o il completo arresto della crescita dei microrganismi.

Oltre all’elevata possibilità di modulazione in fase produttiva, il vantaggio ambientale della fermentazione è legato alla produzione di biomasse generalmente non pericolose quali scarto di produzione, oltre che ad un utilizzo modesto di energia e solventi. La sostenibilità intrinseca delle biotecnologie le rende quindi di interesse per il mercato cosmetico e per il consumatore che richiede sostenibilità.

Tuttavia, non si può generalizzare sull’impatto ambientale che una qualsiasi fermentazione o, in generale una biotecnologia possa avere. Ogni produzione necessita di una misurazione specifica di ogni passaggio, per valutare la totalità del processo. Un approccio di Life Cycle Assessment (LCA) è oggi uno degli strumenti più indicati per valutare l’impatto i un processo, misurato all’interno di un inizio e una fine ben definiti e riferendosi a parametri di impatto, quali ad esempio la produzione di CO₂. Bisogna infatti considerare che l’utilizzo di fermentazione aerobica, ad esempio, produce CO₂ come risultato di reazione, con un potenziale impatto negativo sul complesso del sistema. Inoltre, i solventi utilizzati in fase di lavaggio dei metaboliti, per purificarli, sono spesso non riutilizzabili e devono essere smaltiti con un ulteriore impatto sull’ambiente. Vi sono una serie di passaggi sui quali si può lavorare e sui quali diverse aziende del settore hanno già lavorato.

Uno degli argomenti oggi di maggior interesse resta certamente l’utilizzo di organismi geneticamente modificati, nei quali vengono inseriti elementi genetici che codificano per enzimi specifici, oppure che danno la possibilità al microrganismo di fare cose che in natura non avrebbe fatto. Questo anche in ottica di migliorare la fermentazione di sottoprodotti agricoli, con una velocità superiore e un impatto ambientale molto ridotto rispetto a quanto avverrebbe in natura.

Le modifiche genetiche rappresentano un’innovazione continua per diversi mercati, come ad esempio la medicina. La cosmetica in Europa è oggi legata a limiti imposti dal regolatorio e da etichette ambientali che limitano l’utilizzo degli OGM ostacolando il pieno sviluppo in questo ambito. Il trend dei gruppi di lavoro nelle associazioni e le revisioni costanti dei regolamenti sembrano comunque portare ad un’apertura verso l’utilizzo di OGM o di derivati da OGM che, sempre previa verifica di sicurezza, sembrano mostrare una sostenibilità maggiore di quanto ci offre la natura.

Gli ingredienti cosmetici biotecnologici rappresentano un concetto ancora pressoché nuovo e di rottura sul mercato, che necessita di un sforzo educativo verso il consumatore finale, ma che allo stesso tempo rappresenta un’enorme possibilità di innovazione.

Attraverso l’uso delle biotecnologie, l’industria della bellezza e del benessere ha l'opportunità di cambiare la visione in cui i consumatori percepiscono gli ingredienti mediante un utilizzo accurato e trasparente della scienza e della tecnologia per elevare le catene di fornitura a future innovazioni dall’impronta sostenibile.

È il connubio perfetto tra tecnologia e natura, aiutando ad affrontare la coerenza della catena di approvvigionamento, i problemi di scarsità di materie prime, la protezione della biodiversità e la valutazione degli impatti sociali.

L’approccio biotech, infatti, permea di maggiore trasparenza la filiera, dove termini come “naturale”, “organico” e “vegano” non hanno definizioni legalmente applicabili, come chiave per la sostenibilità.

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