La produzione alimentare è centrale per il problema climatico in un modo che la sola transizione energetica non può risolvere. I sistemi alimentari globali sono responsabili di circa il 34 per cento di tutte le emissioni antropogeniche di gas serra. La popolazione mondiale è Si prevede che raggiungerà i 10 miliardi entro il 2050Soddisfare tale domanda con gli attuali modelli agricoli significa convertire vaste aree di terreno che contengono riserve di carbonio e biodiversità.
Le proteine vegetali hanno in parte risolto il problema dell'allevamento intensivo. La loro coltivazione richiede comunque terreni fertili, acqua e input chimici. La tensione strutturale tra la necessità di nutrire un numero sempre maggiore di persone e la protezione dei sistemi naturali da cui dipende l'agricoltura non è stata ancora risolta.
ArboreaArborea, una startup londinese specializzata in tecnologie climatiche, sta costruendo una piattaforma di produzione progettata per affrontare questo problema alla fonte. Il suo sistema BioSolar Leaf industrializza la fotosintesi per coltivare microalghe su terreni non fertili. L'anidride carbonica e la luce solare naturale sono le uniche materie prime utilizzate. Il sistema sequestra il carbonio come condizione necessaria per la produzione. Come afferma la Dott.ssa Kaly Chatakondu, direttrice commerciale globale di Arborea: "L'anidride carbonica, anziché essere un problema, diventa improvvisamente la materia prima".
Come funziona il sistema
Il BioSolar Leaf assomiglia fisicamente a un pannello solare. All'interno di ogni modulo, una rete di tubi di coltivazione trasporta acqua in cui crescono le microalghe. I tubi funzionano come un polmone invertito, assorbendo CO₂ e rilasciando ossigeno. "Inspira anidride carbonica ed espira ossigeno all'interno di tubi di coltivazione traspiranti", ha spiegato Chatakondu a Climate Solutions News. "Si tratta semplicemente di fotosintesi, un processo naturale che ha avuto origine sulla Terra tre miliardi di anni fa. Ma è fotosintesi potenziata, se vogliamo. Questa è fotosintesi industriale."
Le colture tradizionali offrono uno o due raccolti all'anno. Il sistema BioSolar Leaf consente un raccolto giornaliero, per un totale di 365 cicli all'anno. L'immissione di CO₂ non richiede pressurizzazione. Il processo opera a concentrazioni inferiori al due per cento. Può utilizzare gas di scarico industriali, combustione di scarti agricoli o aria ambiente. L'acqua viene ricircolata continuamente in un circuito chiuso, senza dipendere dalle precipitazioni o dalla qualità del terreno.
Arborea utilizza membrane brevettate permeabili ai gas, realizzate in plastica riciclata, che consentono l'assorbimento di CO₂ a concentrazioni ambientali. L'ambiente chiuso e controllato elimina i rischi di contaminazione incrociata che hanno storicamente limitato i sistemi di coltivazione in laghetti aperti. "Due tonnellate di anidride carbonica si trasformano in una tonnellata di ingredienti", ha affermato Chatakondu. "In termini di impatto ambientale, si soddisfano letteralmente tutti i requisiti."
Illustrazione a scopo puramente illustrativo. Non raffigura macchinari o attrezzature reali.
Una piattaforma di ingredienti versatile
Il punto di ingresso commerciale di Arborea è la spirulina. Questa contiene circa il 65-70% di proteine in massa. Oltre a ciò, fornisce ferro, zinco, magnesio, vitamine del gruppo B e acidi grassi omega-3. È approvata per l'uso alimentare nella maggior parte delle giurisdizioni, essendo entrata nell'uso comune a livello globale prima dell'introduzione delle normative sui nuovi alimenti. "Finché si utilizzano metodi di estrazione naturali e delicati, gli ostacoli normativi sono minimi", ha affermato Chatakondu. "La regolamentazione non è un blocco, ma ne rallenta il progresso."
La proteina estratta dalla spirulina di Arborea è solubile in acqua, ha un sapore neutro e un colore tenue. Possiede proprietà schiumogene, gelificanti ed emulsionanti. Può sostituire le proteine convenzionali in bevande vegetali, prodotti da forno e bevande senza l'aggiunta di agenti mascheranti o modifiche sostanziali alla formula. Pigmenti naturali, acidi grassi omega-3, vitamine e minerali bioattivi possono essere estratti contemporaneamente dalla stessa biomassa. "A volte, alcuni processi presentano difficoltà perché si estrae una quantità minima di prodotto", ha affermato Chatakondu. "In questo caso, ogni parte della microalga ha valore in diverse applicazioni."
Oltre alla spirulina, la piattaforma è, in linea di principio, indipendente dal substrato. La scienza conosce oltre 30,000 specie di microalghe fotosintetiche. "Questo processo può letteralmente produrre qualsiasi microalga fotosintetica", ha affermato Chatakondu. "Potreste desiderarne una ricca di acidi grassi omega-3, una ricca di altri lipidi per i biocarburanti, una ricca di determinati ingredienti per applicazioni farmaceutiche. Questa è fotosintesi industriale. Non importa quale microalga venga coltivata in questi tubi."
Immagine di un impianto Arborea a grandezza naturale in futuro.
Perché le precedenti iniziative sulle microalghe hanno incontrato difficoltà
Il settore delle microalghe ha suscitato un notevole interesse scientifico nel corso dei decenni, pur avendo prodotto poche operazioni su scala commerciale. Chatakondu affronta direttamente questo problema. Le vasche a canale aperto rischiano la contaminazione da tossine organiche o metalli pesanti e producono risultati incostanti. I fotobioreattori tubolari convenzionali possono garantire una buona qualità, ma comportano elevati costi di investimento e una scarsa scalabilità. I processi di fermentazione richiedono in genere gas pressurizzati e infrastrutture costose.
"Il nostro processo supera praticamente tutti questi ostacoli", ha affermato Chatakondu. "Richiede bassi investimenti, è altamente scalabile e completamente controllabile. Non vi è alcuna possibilità di contaminazione incrociata e si ha un eccellente controllo sia del gusto che del valore nutrizionale."
Arborea stima che il costo di investimento del suo sistema sia circa un decimo di quello dei fotobioreattori tubolari. Questo calcolo è importante. Modifica il profilo di rischio per le principali aziende alimentari che prendono in considerazione accordi di fornitura a lungo termine con un produttore di ingredienti innovativi.
Trazione commerciale
Arborea ha firmato accordi di fornitura e accordi di sviluppo congiunto a pagamento con importanti multinazionali del settore alimentare che non ha nominato pubblicamente. Le collaborazioni riguardano applicazioni lattiero-casearie, bevande e farmaceutiche. Una partnership resa pubblica è con AB InBev, il più grande birrificio al mondo. Le due aziende stanno sviluppando un progetto pilota BioSolar Leaf in Messico, incentrato sulla cattura della CO₂ derivante dal processo di produzione della birra. L'accordo è un esempio concreto del modello di co-localizzazione che Arborea intende replicare: la CO₂ emessa come rifiuto industriale viene deviata verso la produzione di alimenti e ingredienti.
Nel dicembre 2024, Arborea ha chiuso un round di finanziamento da 5 milioni di euro Il progetto è guidato da Indico Capital Partners, con la partecipazione di Banco Português de Fomento. L'investimento totale in capitale di rischio ammonta a circa 9.5 milioni di dollari. A questo si aggiungono ulteriori 4.5 milioni di dollari di sovvenzioni, tra cui il supporto del Consiglio europeo per l'innovazione. Stephan de Moraes, managing general partner di Indico Capital, ha affermato che il sistema BioSolar Leaf produce "una quantità di proteine superiore rispetto a qualsiasi altro metodo di produzione alimentare, inclusi l'agricoltura e l'allevamento".
Chatakondu è entrato a far parte di Arborea all'inizio del 2024, dopo oltre trent'anni di esperienza in ruoli dirigenziali nel settore alimentare. Ha conseguito un dottorato in chimica presso l'Università di Oxford. A convincerlo sono stati gli aspetti economici, tanto quanto quelli scientifici: "Ero affascinato dalla scienza, ma altrettanto convincente, nel caso di Arborea, è la scalabilità economica. È bastato questo a spingermi a fare il grande passo, lasciare il mondo delle multinazionali e unirmi a quello delle startup."
Alcuni prodotti di Arborea.
L'espansione su scala industriale e le prospettive future.
L'impianto pilota di Arborea a Lisbona è stato progettato come modello tecnico-economico in scala 1:1 di un impianto commerciale completo. Il suo primo stabilimento su vasta scala è in costruzione in Portogallo, su un terreno all'interno di un oliveto. Il sito è troppo degradato per la coltivazione delle olive; la CO₂ verrà prodotta bruciando i residui della lavorazione delle olive. Si prevede che l'impianto sarà operativo nel 2026 o nel 2027, con una produzione annua di diverse centinaia di tonnellate di ingredienti. La maggior parte della capacità produttiva è già stata impegnata da contratti di fornitura.
L'espansione a lungo termine avverrà tramite joint venture e licenze tecnologiche. Arborea non intende costruire e possedere tutti i futuri impianti. Le motivazioni regionali variano. In Asia e in alcune zone del Medio Oriente, l'attrattiva principale è la sicurezza alimentare in territori con risorse territoriali limitate. In Europa, è la garanzia di un approvvigionamento senza deforestazione. In Nord America, l'attenzione si concentra sulla produzione controllata e su ingredienti privi di contaminanti. "Vogliamo dimostrare al mondo tutti i vantaggi tecnico-economici", ha affermato Chatakondu. "Sono vantaggi tecnico-economici molto, molto interessanti, ma vogliamo dimostrarlo".
Verifica, scala e il test del Portogallo
Arborea descrive il suo processo produttivo come a emissioni negative di carbonio. I dati del progetto pilota, afferma Chatakondu, confermano tale definizione: due tonnellate di CO₂ si convertono in una tonnellata di ingredienti, l'acqua viene ricircolata senza bisogno di essere reintegrata e non è necessario alcun terreno coltivabile. L'affermazione non è stata ancora verificata in modo indipendente. L'azienda dichiara che la verifica formale richiede che l'impianto commerciale sia operativo prima di procedere alla realizzazione.
Da anni l'industria alimentare è alla ricerca di una proteina che non comporti un eccessivo sfruttamento del suolo, non richieda acqua dolce e sequestri il carbonio necessario, senza aver trovato una risposta definitiva. Il progetto di Arborea rappresenta il tentativo più credibile finora. Lo stabilimento in Portogallo, e la successiva verifica indipendente, determineranno se tale valutazione sia fondata.
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