Terpeni e terpenoidi, peptidi bioattivi, proteine funzionali e idrossiacidi: sono le quattro famiglie di molecole chimiche individuate come prioritarie nel breve termine per lo sviluppo di bioproduzioni a livello globale. I dati provengono dal secondo rapporto Advanced Biotech for Sustainability (AB4S) (link), realizzato dall’omonima coalizione lanciata nel 2025 e che raggruppa varie organizzazioni leader del settore della bioeconomia, tra cui l’italiana Arsenale Bioyards.
Il documento si propone come “The Molecule Manifesto”, una vera e propria roadmap per una rapida scalabilità industriale di queste molecole chiave per molti settori industriali, coniugando al contempo gli obiettivi climatici e le necessità delle catene di fornitura. La prima edizione del rapporto, pubblicata lo scorso anno, aveva individuato un’opportunità complessiva di mercato di oltre mille miliardi di dollari entro il 2040 a livello globale, suddivisa tra i settori alimentare, chimico, della cura della persona e dei carburanti. Anche l’impatto ambientale sarebbe significativo, con abbattimento di 3-4 gigaton di CO2-equivalenti l’anno.
Tra i driver individuati dal rapporto a supporto di questo tipo di produzioni biotech figura un quadro regolatorio più aperto all’utilizzo di nuove molecole bio-based in grado di sostituire approcci più tradizionali, ad esempio a livello dei PFAS. La possibilità di ottenere specifici stereoisomeridelle molecole d’interesse, e non racemi come spesso avviene con la chimica di sintesi, permette di ottimizzare molte applicazioni che richiedono elevata purezza sterochimica. L’ottimizzazione dei processi biotecnologici a cui si è assistito negli ultimi anni, inoltre, sta portando a una diminuzione di vari ordini di grandezza dei costi di produzione di molte molecole. Il rapporto segnala, da questo punto di vista, che seppur ancora superiori rispetto alle produzioni tradizionali, la tendenza va nel senso di una convergenza dei costi dei prodotti biotech, già visibile in molti casi per le famiglie selezionate come prioritarie.
Le quattro famiglie di molecole su cui puntare
Le quattro famiglie chimiche prioritarie sono state individuate a partire da una quarantina di famiglie diverse, per un totale di oltre trecento molecole sottoposte a valutazione.
I terpeni e i terpenoidi sono alla base di molte produzioni chimiche e rappresentano un mercato del valore di 7-12 miliardi di dollari. Molte di queste molecole sono attualmente ottenute per estrazione da fonti vegetali, con impatto a livello della gestione dei territori e con dipendenza stagionale dalla condizioni atmosferiche. Il settore degli aromi e fragranze accetta già terpeni da biotecnologia a prezzi premium. Le piattaforme produttive permettono di utilizzare un unico tipo di cellula ospite per produrre diversi tipi di prodotto finale. La messa a punto della piattaforma per la produzione di molecole quali l’isoprene potrebbe richiedere dai cinque ai dieci anni.
I peptidi bioattivi trovano applicazione in vari settori, come dimostrato anche dal successo degli analoghi del GLP-1 in campo farmaceutico. La base della loro versatilità d’impiego è identificata nella multifunzionalità di queste molecole, che dà luogo a proprietà anche molto diverse tra loro (es. adesività, attività antimicrobica o capacità di agire da sensore). Tra i principali driver del settore vi è la richiesta del settore cosmetico e la raggiunta maturità di molte piattaforme per la produzione ricombinante, nonché l’accresciuta accettazione a livello regolatorio. Il mercato potenziale dei peptidi bioattivi è stimato in 2,2-3,4 miliardi di dollari entro il 2030.
Le proteine funzionali, non catalitiche, esercitano le loro proprietà attraverso la loro caratteristiche strutturali e funzioni fisiche e funzionali, a differenza degli enzimi. Possono essere impiegate, ad esempio, quali agenti schiumanti, emulsionanti e gelificanti o come dolcificanti. La produzione avviene con tecniche di fermentazione di precisione, senza bisogno di passaggi negli animali da allevamento, ed è ancora oggetto di una significativa pressione sui costi. Tra i prodotti più avanzati si trova la beta-lattoglobulina, mentre più a medio termine è valutata la possibilità di produrre in modo economicamente sostenibile caseina, albumina e proteine dolcificanti, Ancora più lungo termine è lo sviluppo del settore delle proteine funzionali per applicazioni cosmetiche. Questa tipologia di molecole potrebbero rappresentare un’opportunità di lungo periodo del valore complessivo di 21-31 miliardi di dollari.
Gli idrossiacidi presentano un vantaggio tutto particolare rispetto alle altre tre classi di molecole: la loro produzione può venire integrata nelle infrastrutture chimiche già esistenti, senza necessità di impianti dedicati. Gli acidi citrico e lattico sono già oggetto di produzione biotech che dà luogo a un mercato multi-miliardario, mentre tra le altre possibilità a breve termine il rapporto individua l’acido 3-idrossipropionico (3-HP), intermedio fondamentale per la produzione dell’acido acrilico utilizzato nell’industria dei polimeri, dei rivestimenti e degli adesivi. Il mercato potenziale degli idrossiacidi, ad esclusione dell’acido citrico e lattico, è stimato in circa 2 miliardi di dollari, ma vi è ancora necessità di investimenti e di conseguire la parità di costo rispetto ai prodotti ottenuti per via tradizionale.
