La chimica dell'ETH Freideriki Michailidou sta sviluppando nuovi processi per la produzione sostenibile di profumi. Sta studiando i profumi di rare piante aromatiche che crescono solo sul Monte Olimpo in Grecia.
L'odore di un prodotto influenza la nostra percezione dello stesso. Non sorprende quindi che le fragranze siano parte integrante di Chi siamo, da cosmetici come profumi, creme e deodoranti a prodotti per la casa come detersivi e detergenti. Il mercato globale delle fragranze ammonta a oltre otto miliardi di dollari USA.
Tuttavia, la maggior parte dei circa 3.000 profumi esistenti non sono prodotti in modo sostenibile. Si basano su materie prime fossili e di solito richiedono processi produttivi ad alta intensità energetica. In alcuni casi, vengono utilizzati anche ingredienti ottenuti da piante rare o animali in via di estinzione.
Se Freideriki Michailidou vuole fare la sua parte, le cose cambieranno presto. La ricercatrice greca e docente presso il Laboratorio di Tossicologia della Fare all'ETH della professoressa Shana Sturla è stata fino a poco tempo fa borsista del Collegium Helveticum. Utilizzando tecniche biochimiche all'avanguardia, mira a produrre fragranze nuove e, soprattutto, sostenibili a partire da materie prime naturali e riciclabili.
La 31enne combina la sua passione per i profumi, che produce da sola con oli essenziali nel tempo libero, con il suo interesse scientifico per la chimica verde: "Non posso e non voglio immaginare una vita senza profumi. Ma in futuro dovranno essere prodotti in modo ecologico".
Un entusiasmo precoce per le scienze naturali
Freideriki Michailidou, conosciuta dagli amici come Frida, è cresciuta nella città di Ioannina, nel nord della Grecia. Già all'età di nove anni era entusiasta della scienza, giocava con un set di chimica a casa e difficilmente si perdeva un numero della rivista National Geographic. Sua madre è un'insegnante e la incoraggia a perseguire i suoi interessi scientifici. "Mi è stato chiaro fin da subito che volevo diventare una chimica o una biologa".
Michailidou studia chimica a Salonicco, Lione e St Andrews in Scozia, dove lavora sulla biocatalisi come parte della sua tesi di dottorato. Si tratta di un nuovo processo in cui enzimi e microrganismi viventi vengono utilizzati come acceleratori naturali delle reazioni chimiche. "In natura, gli enzimi consentono numerose reazioni chimiche. Anche noi sfruttiamo questa proprietà in laboratorio", spiega la ricercatrice dell'ETH.
La biocatalisi è sulla bocca di tutti: Frances Arnold, George Smith e Gregory Winter hanno ricevuto il Premio Nobel per la chimica nel 2018 per l'evoluzione diretta degli enzimi. Molti nutrono ancora la speranza che questo possa rendere l'industria chimica più verde. Questo è anche il caso di Michailidou, che è arrivata all'ETH di Zurigo con una borsa di studio Marie Curie nel 2019 dopo un breve periodo nell'industria e un postdoc a Münster. Già allora il suo obiettivo era quello di utilizzare la biocatalisi per produrre fragranze nuove e sostenibili.
Profumi da fiori rari
Per ampliare il repertorio di fragranze, la chimica intraprende un percorso arduo. Decide di analizzare e imitare le fragranze di fiori rari che crescono solo sul Monte Olimpo, la montagna più alta della Grecia, e che emanano un aroma unico.
Nessuno ha ancora decodificato il profumo di questi fiori. Uno dei motivi è che crescono ad un'altitudine di Chi siamo di 2100 metri, sono una specie protetta e quindi non possono essere tagliati. "La sfida è stata quella di raccogliere le molecole volatili del profumo, normalmente utilizzate per attirare le api e altri impollinatori, senza danneggiare le piante", spiega il chimico.
Quest'estate Michailidou si recherà personalmente sul Monte Olimpo. Nel suo bagaglio ha una cosiddetta trappola per lo spazio di testa, che le è stata decisa dalla cattedra di biocomunicazione dell'ETH. Questo dispositivo è dotato di una campana di vetro o di un sacchetto di plastica che viene accuratamente posizionato sopra il fiore. Le fragranze possono così essere catturate e conservate.
I giorni sul Monte Olimpo sono qualcosa di molto speciale per la ricercatrice: "Mi sono sentita come uno di quei classici naturalisti di cui Chi siamo leggeva da bambino".
La promessa della biocatalisi
La scienziata greca decodifica poi le molecole nel laboratorio dell'ETH di Zurigo. Utilizzando un dispositivo che combina un gascromatografo e uno spettrometro di massa, è in grado di identificare fragranze naturali che nessuno ha mai analizzato prima. Una volta conosciute le strutture molecolari delle nuove fragranze, è possibile imitarle chimicamente.
A tal fine, Michailidou sta sviluppando un processo di biocatalisi che utilizza materie prime naturali e rinnovabili. A differenza di molti catalizzatori sintetici, i biocatalizzatori sono più selettivi e, soprattutto, più rispettosi dell'ambiente, poiché lavorano a basse temperature o a bassa pressione e richiedono meno energia.
"Gli enzimi giusti non solo rendono la produzione di profumi più pulita e sicura, ma anche più veloce", spiega il chimico. Per trovarli, Michailidou si affida non solo a un metodo di prova modellato sull'evoluzione naturale, ma anche alla progettazione proteica assistita da computer e all'apprendimento automatico.
Completamente senza test sugli animali
Le fragranze che Michailidou ottiene con la biocatalisi hanno un altro vantaggio: non è necessario effettuare test sugli animali per verificare il loro potenziale allergico. Le sostanze, infatti, vengono già testate in vitro in laboratorio, utilizzando cellule cutanee isolate.
"I test di sicurezza fanno parte del processo di progettazione", spiega il chimico. Le molecole che potrebbero essere tossiche o scatenare reazioni allergiche non vengono utilizzate.
Il sogno del proprio profumo
L'ETH è convinto che un numero sempre maggiore di metodi biocatalitici sarà adatto alla produzione industriale, anche per applicazioni nei settori farmaceutico e alimentare. Tuttavia, c'è ancora molto da fare prima che ciò accada, poiché la biocatalisi è ancora troppo costosa rispetto alle alternative sintetiche.
Tuttavia, Michailidou non ha dubbi sul fatto che ci sia una grande domanda di profumi prodotti in modo sostenibile. Per avvalorare questa ipotesi, vuole collaborare con il gruppo di ricerca sul comportamento dei consumatori dell'ETH di Zurigo per scoprire cosa pensano effettivamente i consumatori dei profumi e delle fragranze naturali. A seconda dei risultati, la chimica può anche immaginare di fondare una propria start-up. "Sarebbe un sogno che si realizza".