Como uma startup fabrica “couro” a partir de bactérias de resíduos de alimentos

A busca por materiais de última geração tem sido intensa. Ela parece ter aberto as portas de laboratórios e instalações das indústrias em todo o mundo, produzindo uma enxurrada de inovações em insumos e plataformas de tecnologia. Como ocorre com a Polybion, no México, empresa que estuda uma das mais inteligentes e eficazes unidades de reciclagem e produção de materiais da natureza: as bactérias.

Solução circular da natureza

Em um mundo onde a infraestrutura de reciclagem industrial é fragmentada e mal equipada para fornecer circularidade de materiais, uma solução vinda da natureza está na cara, literalmente, desde sempre.

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As bactérias são as espécies mais abundantes e os organismos mais simples da Terra, evoluindo por 3,5 bilhões de anos, sobrevivendo às extinções em massa e mudanças ambientais extremas ao longo do tempo. Isso as tornou altamente resilientes e eficientes na condução de reações bioquímicas em simbiose com a natureza. Tais reações incluem o metabolismo de resíduos levando à construção de novos organismos – sem necessidade de infraestrutura industrial.

Por que bactéria?

A simplicidade das bactérias como organismos unicelulares fazem com que elas sejam potências microscópicas que produzem substâncias úteis (como celulose) durante seus processos metabólicos naturais.

A startup Polybion, com sede em Guanajuato, aproveita isso, adicionando uma camada de bioengenharia para recodificar os genes das bactérias para orquestrar saídas metabólicas específicas, criando assim novos biomateriais. A primeira delas é uma membrana de celulose, que as bactérias transformam em uma ‘pele’ que pode ser curtida e usada como alternativa ao couro, que eles chamam de Celium.

No que diz respeito a alternativas ao couro, o Mycelium, que é cultivado a partir de fungos, se tornou objeto de grande interesse, ganhando a atenção de marcas como Allbirds, que está trabalhando com o material plant-based Mirum da NFW, e Hermes, que trabalha com o Fine Mycelium da Mycoworks. Então, por que a Polybion está usando bactérias em vez de fungos e qual é a diferença entre os resultados?

A batalha dos microrganismos: bactérias versus fungos

Durante uma entrevista com o time da Polybion, o co-fundador e CEO Axel Gómez-Ortigoza explicou que “as bactérias possuem genomas mais simples e são mais fáceis de se manipular geneticamente” do que os fungos. E seguindo o caminho da própria natureza, ele acrescenta que a celulose é o polímero mais abundante (e talvez versátil) do planeta; assim, como as bactérias produzem celulose, o potencial para biomateriais escaláveis, modulares e de alto rendimento é imenso. O alto rendimento das bactérias é o fator decisivo, acrescentou ele, oferecendo dimensionamento mais rápido e saídas de material mais previsíveis e repetíveis do que as alternativas baseadas em fungos.

Como o Celium é feito?

A Polybion usa alimentos e água agroindustriais locais para alimentar suas bactérias em uma unidade de fermentação industrial. A bactéria desenvolve a membrana de celulose na superfície da água, consumindo glicose e frutose dos resíduos de alimentos e polimerizando-os em celulose, o que leva 20 dias.

A membrana é removida e transportada para um curtume próximo, onde é estabilizada (para interromper o processo de decomposição) e curtida usando um método sem cromo, compatível com as diretrizes da REACH, o regulamento sobre registro de químicos da EPA (Agência de Proteção Ambiental) dos Estados Unidos.

É importante ressaltar que a estabilização e o curtimento do Celium não requerem nova infraestrutura, apenas química otimizada e uso de água dentro das instalações de curtimento existentes. Todo esse processo, desde a matéria-prima até a ‘pele’ acabada, acontece em um raio de 1,6 quilômetros de Irapuato, em Guanajuato, no México.

Escalando a celulose bacteriana

Em dezembro de 2021, a Polybion lançou “a primeira instalação de biofabricação têxtil de celulose bacteriana em escala industrial do mundo”: uma instalação movida a energia solar e neutra em carbono de 1.347 metros quadrados. Os volumes de produção de Celium nesta fábrica piloto são de aproximadamente 32,5 mil metros quadrados por ano, subindo para 929 mil no quarto trimestre de 2023.

Os volumes de produção são parcialmente dependentes dos resíduos disponíveis localmente, mas disso não há escassez (como é o caso de qualquer local do planeta com pessoas e agricultura industrial). Os resíduos de frutas em um raio de 48 mil metros da FOAK I (a instalação piloto da Polybion) poderiam produzir 15,3 milhões de metros quadrados de Celium por ano: equivalente a 1% do mercado global de couro.

Axel e seu cofundador, CFO e irmão, Alexis Gomez-Ortigoza, prevêem que a tecnologia deve escalar dez vezes após a capacidade piloto ser atingida em 2023, apoiada pelo licenciamento da tecnologia (provavelmente europeu) para potencializar uma rápida expansão.

Mindset de inovação em primeiro lugar

É importante dizer que a pesquisa e o desenvolvimento para a tecnologia chegar a esse estágio de produção demorou seis anos e custo de apenas € 4 milhões (cerca de R$ 20,5 milhões na cotação atual). Essa despesa de capital é pequena em comparação com inovações semelhantes de materiais de última geração.

Mas como eles conseguiram tanto com tão pouco? Os irmãos dizem que isso é o resultado de priorizar estritamente o desenvolvimento da tecnologia e focar na resolução de problemas com base científica, evitando gastos com marketing e promoção durante os estágios de desenvolvimento. A excelência de Axel em bioengenharia e o histórico de Alexis no mercado financeiro, somados ao conhecimento e infraestrutura da indústria de couro local, também ajudaram.

Uma das principais conclusões desta entrevista, acredito, é o impacto da engenhosidade e persistência, mesmo diante de recursos financeiros modestos. É também um lembrete justo, e provavelmente atrasado, de que a inovação crítica está acontecendo em todo o mundo – em todos os cantos, em todas as regiões e em todas as culturas.

Ganhos de sustentabilidade

Os ganhos de sustentabilidade do Celium são proporcionais à adoção de processos biológicos no lugar dos sintéticos. Os microrganismos não requerem limpeza de terrenos, nem precisam de reposição diária de água. Eles não são emissores de metano e evitam o uso de poliuretano e PVC (policloreto de vinila), que causam poluição micro-plástica

Na verdade, o Celium é um biomaterial projetado de forma holística, em oposição à vasta gama de alternativas de couro à base de plantas e à base de plástico no mercado que são compostos de fibras vegetais e polímeros plásticos que os tornam comercializáveis ​​como ‘veganos’, mas ambientalmente suspeitos.

A Polybion forneceu alguns números principais de consumo de recursos para detalhar a redução do impacto: “o curtimento de couro bovino usa aproximadamente 30 litros de água por pé quadrado. Em comparação, o processo de estabilização do Celium consome cerca de 5 litros”. Seu curtimento também evita o uso de metais pesados, incluindo cromo.

Em relação ao upcycling, 1.200 toneladas métricas de resíduos de frutas serão processadas por ano, na capacidade máxima, ajudando a evitar que cerca de 3.000 toneladas métricas de CO2 entrem na atmosfera. A pegada de carbono da Celium decorre totalmente do transporte e logística e é de 0,792 quilogramas de CO2 equivalente por pé quadrado. Recuso as comparações de impacto material, mas para compartilhar as informações que eles forneceram para o contexto, a Polybion coloca o Celium em cerca de metade do impacto das emissões de “couros” de animais e plásticos. Os impactos calculados do Celium serão revelados em detalhes após o recebimento da LCA (Avaliação do Ciclo de Vida) final.

Público alvo do novo couro

A estratégia da startup para colaboração e expansão é segmentar marcas globais premium e de luxo acessíveis que produzem em grandes volumes. “Estamos trabalhando com marcas de consumo globais com visão de futuro em vários setores, desde luxo acessível a premium e high-end”, compartilha sua chefe de comunicação e cultura, Gabriela Irastorza Dragonné.

Seus parceiros de marca abrangem os setores de moda, acessórios, calçados e automotivos, e a tecnologia que eles desenvolveram também é adequada para materiais destinados às indústrias alimentícias e farmacêuticas.

Mapa da inovação

Com uma rodada de financiamento da série A em seu currículo, liderada pela Blue Horizon, a próxima meta da Polybion é realizar a engenharia genética de cepas de bactérias para aumentar o desempenho do Celium e melhorar sua textura e aparência geral.

Eles estão buscando materiais recombinantes (de organismos com material genético recombinado) nunca antes vistos pela humanidade, projetados e cultivados usando a “paleta molecular” da vida. A saída? Metamateriais Orgânicos Híbridos. Meta de fato, graças a 3,5 bilhões de anos de sabedoria da natureza combinada com tecnologia avançada e engenhosidade humana: talvez a melhor receita para a próxima geração de materiais ambientalmente responsáveis.

• Brooke Roberts-Islam é colaboradora da Forbes EUA e fundadora e editora da plataforma de moda e tecnologia, Techstyler. Ela escreve sobre inovações materiais e iniciativas de sustentabilidade.