Soluzioni di seta: svelare i segreti dei materiali naturali per un mondo migliore
La rivoluzione della seta per la sicurezza alimentare
Il professor Benedetto Marelli, docente al MIT, unisce ingegneria e scienza dei materiali per sviluppare tecnologie basate sulla seta per affrontare sfide globali come la sicurezza alimentare. Egli sostiene l’integrazione tra ricerca accademica e imprenditorialità, portando alla creazione di Mori, un’azienda che commercializza prodotti per la conservazione degli alimenti a base di seta.
• La rivoluzione della seta per la sicurezza alimentare
• Dall’ingegneria alla scienza dei materiali
• Incoraggiare l’imprenditorialità nell’accademia
Dall’ingegneria alla scienza dei materiali
Cresciuto a Milano, Benedetto Marelli ha sempre avuto la passione per capire come funzionano le cose. Riparava dispositivi rotti solo per avere l’opportunità di smontarli e rimontarli. Fin da giovane, ha avuto il forte desiderio di avere un impatto positivo sul mondo. Iscrittosi all’Università Politecnica di Milano, ha scelto di studiare ingegneria.
“L’ingegneria sembrava la scelta giusta per soddisfare le mie passioni all’incrocio tra scoprire come funziona il mondo, comprendere le regole della natura e sfruttare questa conoscenza per creare qualcosa di nuovo che potesse avere un impatto positivo sulla nostra società”, afferma Marelli, professore associato di sviluppo della carriera Paul M. Cook di ingegneria civile e ambientale al MIT.
Marelli ha deciso di concentrarsi sull’ingegneria biomedica, che all’epoca era la cosa più vicina all’ingegneria biologica. “Mi piaceva l’idea di intraprendere studi che mi fornivano una base per ingegnerizzare la vita”, al fine di migliorare la salute umana e l’agricoltura, dice.
Marelli ha conseguito un dottorato in scienza dei materiali e ingegneria presso l’Università McGill e poi ha lavorato nel laboratorio di biomateriali Silklab dell’Università Tufts come postdoc. Dopo il postdoc, Marelli è stato attratto dal Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale del MIT in gran parte a causa del lavoro di Markus Buehler, professore di ingegneria McAfee del MIT, che studia come progettare nuovi materiali comprendendo l’architettura di quelli naturali.
“Questo risuonava con la mia formazione e l’idea di usare i mattoni della natura per costruire una società più sostenibile”, dice Marelli. “È stato un grande passo in avanti per me passare dall’ingegneria biomedica all’ingegneria civile e ambientale. Significava cambiare completamente la mia comunità, capire cosa potevo insegnare e come guidare gli studenti in un nuovo ramo dell’ingegneria. Poiché Markus lavora con la seta per studiare come ingegnerizzare materiali migliori, questo mi ha fatto vedere una chiara connessione con quello che stavo facendo e quello che avrei potuto fare. Lo considero uno dei miei mentori qui al MIT e sono stato fortunato a finire per collaborare con lui.”
La ricerca di Marelli mira a mitigare diversi problemi globali urgenti, dice.
“Aumentare la produzione alimentare per garantire la sicurezza alimentare a una popolazione in costante aumento, il ripristino del suolo, la riduzione dell’impatto ambientale dei fertilizzanti e l’indirizzamento degli stress derivanti dai cambiamenti climatici sono sfide sociali che richiedono lo sviluppo di tecnologie rapidamente scalabili e distribuibili”, afferma.
Marelli e i suoi colleghi ricercatori hanno sviluppato rivestimenti derivati dalla seta naturale che prolungano la durata di conservazione degli alimenti, forniscono biofertilizzanti ai semi piantati in terreni salini e improduttivi, e consentono ai semi di stabilire piante più sane e aumentare la resa delle colture in terre colpite dalla siccità. Le tecnologie hanno dato buoni risultati nei test sul campo condotti in Marocco in collaborazione con l’Università Politecnica Mohammed VI di Ben Guerir, secondo Marelli, e offrono un grande potenziale.
“Credo che con questa tecnologia, insieme agli sforzi comuni condivisi dai PI del MIT che partecipano alla Climate Grand Challenge sulla rivoluzione dell’agricoltura, abbiamo una reale opportunità di avere un impatto positivo sulla salute del pianeta e trovare nuove soluzioni che funzionino sia in contesti rurali che in campi agricoli altamente modernizzati”, afferma Marelli, che ha recentemente ottenuto la tenure.
Come ricercatore e imprenditore con circa 20 brevetti al suo attivo e premi tra cui il National Science Foundation CAREER award, il Presidential Early Career Award for Scientists and Engineers e l’Ole Madsen Mentoring Award, Marelli afferma che in generale le sue intuizioni sulle proteine strutturali – e come utilizzare questa comprensione per produrre materiali avanzati su più scale – sono tra i suoi risultati più orgogliosi.
Più specificamente, Marelli cita una delle sue scoperte coinvolgenti una fragola. Avendo immerso la bacca in una sospensione di seta commestibile inodore e insapore come parte di un concorso di cucina tenuto nel suo laboratorio post-dottorato, l’ha accidentalmente lasciata sul suo banco, solo per scoprire una settimana o giù di lì dopo che era stata ben conservata.
“Il rivestimento della fragola per aumentarne la durata di conservazione è difficile da battere quando si tratta di ispirare le persone che i polimeri naturali possono servire come materiali tecnici che possono avere un impatto positivo sulla nostra società” riducendo gli sprechi alimentari e la necessità di spedizioni refrigerate ad alta intensità energetica, dice Marelli.
Incoraggiare l’imprenditorialità nell’accademia
Quando Marelli ha vinto il BioInnovation Institute e il Science Prize for Innovation nel 2022, ha detto alla rivista Science che ritiene che gli studenti dovrebbero essere incoraggiati a scegliere un percorso imprenditoriale. Ha riconosciuto la ripidità della curva di apprendimento dell’essere un imprenditore, ma ha anche sottolineato come l’impatto della ricerca possa essere esponenzialmente aumentato.
Ha ampliato questa idea più di recente.
“Credo che un numero crescente di accademici e studenti di dottorato dovrebbe cercare di sporcarsi le mani con sforzi imprenditoriali. Viviamo in un’epoca in cui gli accademici sono chiamati ad avere un impatto tangibile sulla nostra società, e tradurre ciò che studiamo nei nostri laboratori è chiaramente un buon modo per impiegare i nostri studenti e potenziare lo sforzo globale per sviluppare nuove tecnologie che possano rendere la nostra società più sostenibile ed equa”, afferma Marelli.
Riferendosi a una società derivata, Mori, che è nata dalla scoperta della fragola rivestita e che sviluppa prodotti a base di seta per conservare una vasta gamma di alimenti deperibili, Marelli dice che trova molto soddisfacente sapere che Mori ha un prodotto sul mercato che è uscito dai suoi sforzi di ricerca – e che 80 persone stanno lavorando per tradurre la scoperta da “laboratorio a forchetta”.
“Sapere che la tecnologia può spostare l’ago in crisi come gli sprechi alimentari e l’impatto ambientale legato al cibo è la ricompensa più alta di tutte”, dice.
Marelli dice di dire agli studenti che cercano soluzioni a problemi estremamente complicati di proporre una soluzione, “per quanto folle possa essere”, e poi fare una revisione approfondita della letteratura per vedere cosa hanno fatto altri ricercatori e se “c’è qualche indizio che punti verso lo sviluppo della loro soluzione”.
“Una volta compresa la fattibilità, di solito lavoro con loro per semplificarla il più possibile e poi per suddividere il problema in piccole parti che sono affrontabili in serie e/o in parallelo”, dice Marelli.
Questo processo di scoperta è in corso. Chiesto quale delle sue tecnologie avrà il maggiore impatto sul mondo, Marelli dice: “Mi piacerebbe pensare che siano quelle che devono ancora essere scoperte”.