L'industrialisation galopante a provoqué le réchauffement de notre planète à un rythme sans précédent. Les glaciers fondent et le niveau de la mer monte. Les sécheresses durent plus longtemps et sont plus dévastatrices. Les feux de forêt sont plus intenses. Extrême, des événements météorologiques uniques, tels que les ouragans de catégorie 5, semblent se produire chaque année.

L'environnement est en effet en très mauvaise santé et une action urgente est désespérément nécessaire. Mais il existe un véritable optimisme quant au fait que des solutions à certains des plus grands défis environnementaux pourraient enfin être à portée de main.

Prendre, par exemple, le problème depuis des décennies des bassins de résidus de sables bitumineux au Canada, la troisième plus grande réserve de pétrole brut au monde. La récupération de cette huile consomme près du triple de son volume en eau et laisse derrière elle un coulis d'eau, solides et contaminants organiques en tant que déchets. L'exploitation des sables bitumineux en est à sa septième décennie, et plus d'un billion de litres d'eaux usées se trouvent maintenant dans les bassins de résidus.

Mais un collectif d'ingénieurs en croissance rapide, scientifiques, les activistes et les entrepreneurs réalisent certains des gains les plus importants en matière d'assainissement de l'environnement au cours des dernières décennies en estompant les frontières entre les aspects physiques, sciences biologiques et numériques. Nous nous appelons biologistes synthétiques.

J'ai largement contribué à la recherche, éducation, commercialisation et réglementation de la biologie synthétique, notamment en tant que fondateur de Metabolik Technologies, une entreprise de biotechnologie environnementale, qui a commercialisé un premier du genre, batterie faible, solution économique et durable pour décontaminer les bassins de résidus de sables bitumineux.

Petit guide de biologie synthétique

Le principe sous-jacent de la biologie synthétique est aussi simple qu'élégant :la nature assemble, démonte et recycle les molécules de la manière la plus propre et la plus efficace imaginable. Les instructions uniques requises pour accomplir ces tâches se trouvent dans l'ADN.

Les biologistes synthétiques étudient les systèmes naturels afin de comprendre ces processus remarquables, puis utilisent de l'ADN synthétisé en laboratoire pour les reprogrammer afin d'effectuer plus efficacement de nouvelles tâches ou des tâches existantes.

La biologie synthétique a été utilisée pour améliorer les enzymes, cellules et populations de cellules pour diverses applications telles que la détection, décomposer les hydrocarbures et autres « produits chimiques permanents » tels que les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) dans le sol et l'eau et séquestrer le dioxyde de carbone et le méthane.

Surtout, bon nombre des protagonistes et influenceurs de la biologie synthétique sont les millennials et les zoomers qui ont été élevés avec un régime régulier de dessins animés du samedi matin.

Une fois la fiction, maintenant une vraie solution

Les bactéries génétiquement modifiées qui ont nettoyé les déversements de pétrole étaient un aliment de base dans Captain Planet et les Planeteers , la série animée de super-héros environnementaux lancée en 1990. Alors qu'il y a deux décennies, ces concepts étaient confinés aux pages de fiction, ils sont désormais une réalité grâce aux progrès de la biologie moléculaire tels que l'édition du génome CRISPR et l'avènement des fonderies génomiques entièrement automatisées - des systèmes robotiques qui mènent des milliers d'expériences par jour - pour des cycles de conception-construction-test-apprentissage accélérés.

Surtout, les succès de la biologie synthétique dans le domaine de la dépollution environnementale n'ont pas été des démonstrations ponctuelles dans les laboratoires académiques. Ils ont fait leurs preuves sur le terrain à des échelles considérables et ils ont largement contribué à certains des plus grands défis environnementaux au monde.

Traduire les innovations sur le terrain

Les bassins de résidus contiennent des composés organiques tels que des composés de fraction d'acide naphténique (NAFC) et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) qui sont nocifs pour la vie aquatique et la santé humaine et sont notoirement difficiles à éliminer de l'eau. Ils regorgent également de vie microbienne.

Ces microbes ne se contentent pas de survivre, mais prospérer dans l'eau contaminée. Ils sentent, ingérer et métaboliser les composés toxiques dans l'eau, bien qu'à des rythmes très lents. Mon équipe de l'Université de la Colombie-Britannique et nos collègues d'Allonnia ont isolé et étudié la génomique de ces créatures uniques et, en collaboration avec Ginkgo Bioworks, augmentent maintenant leur appétit pour les composés toxiques et leur métabolisme.

Après avoir validé les performances des micro-organismes sur le terrain, l'équipe UBC-Allonnia a conçu certains des plus grands systèmes de traitement de leur genre pour atteindre les taux et les échelles nécessaires pour assainir l'eau dans les délais prescrits dans le cadre de gestion des résidus de l'Alberta.

Nous testerons notre système de traitement sur les bassins de résidus début 2022 pour affiner les micro-organismes et les réacteurs, et évaluer les risques. Certains de ces risques incluent l'inefficacité ou les coûts plus élevés que prévu de la technologie, les dommages potentiels que les microbes peuvent causer à l'écosystème et si les régulateurs et les actionnaires sont à l'aise avec le déploiement de micro-organismes modifiés dans l'environnement.

Ce petit groupe de biologistes synthétiques a réussi grâce à l'ingéniosité de l'approche et de nouveaux modèles de collaboration. L'équipe a également impliqué des exploitants de sables bitumineux, bureaux d'études techniques, des entreprises de fabrication en sous-traitance et des experts réglementaires qui ont su tirer parti des atouts de chaque partenaire pour réduire les délais, les dépenses et l'incertitude liées à l'élaboration d'une solution pratique.

Le plaisir ne fait que commencer

Les biologistes synthétiques ne font que commencer et ont maintenant jeté leur dévolu sur un certain nombre de problèmes tout aussi importants. Une, en particulier, a des implications importantes pour notre avenir électrique.

L'adoption généralisée des véhicules électriques pourrait réduire les émissions de carbone du secteur des transports de près de 50 %. Malheureusement, l'extraction des métaux utilisés dans les véhicules électriques nuit à l'environnement.

Le géant minier @TeckResources contribue pour plus de 1,5 million de dollars aux efforts de remise en état de la tristement célèbre mine Tulsequah Chief, qu'il possédait auparavant et abandonné en 1957. #bcpoli Via @writermjs https://t.co/UcOpvPpouv

– Le Narval (@thenarwhalca) 10 juin, 2021

La fabrication d'un seul véhicule électrique en génère 250, 000 kilogrammes de déchets miniers et 150, 000 litres d'un liquide extrêmement toxique appelé drainage rocheux acide, une menace majeure pour l'environnement en raison de son effet potentiellement dévastateur sur les rivières, ruisseaux et habitats aquatiques.

L'exploitation minière est un gaspillage et non durable, et l'industrie a désespérément besoin de solutions efficaces pour traiter ses vastes masses de déchets. Ma nouvelle start-up ArqMetal développe des solutions microbiennes pour éliminer complètement les bassins de résidus. Si nous et d'autres comme nous réussissons, nous éliminerons les déchets, assurer la décarbonation, préserver la biodiversité, créer des emplois et parvenir à un développement social équitable. N'est-ce pas ce qu'avaient en tête les architectes du Green New Deal ?

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.