Proteïna metà cel·lular unicel·lular: està el món preparat per a aquesta innovació en els sistemes alimentaris?

James Waddell parla amb el doctor Jamie Hinks sobre la innovació alimentària utilitzant proteïnes unicel·lulars del metà.

Proteïna metà cel·lular unicel·lular: està el món preparat per a aquesta innovació en els sistemes alimentaris?

A la llum de la Cimera de les Nacions Unides sobre els sistemes alimentaris celebrat avui, que té com a objectiu aconseguir sistemes alimentaris més saludables, més sostenibles i més equitatius, ara hi ha una urgència per construir tècniques innovadores de producció d'aliments si la humanitat té la intenció d'aconseguir sistemes alimentaris més resilients. Hem parlat amb el doctor Jamie Hinks, investigador principal del Centre d'Enginyeria de Ciències de la Vida Ambiental de Singapur (SCELSE), sobre la seva investigació actual utilitzant sistemes biològics d'alta pressió per produir proteïna unicel·lular d'alta qualitat a partir de metà.

Dr. Hinks, com explicaries la teva investigació sobre aliments elaborats amb metà a un no especialista?

La millor manera de començar a entendre aquesta tecnologia és veure els aliments i el combustible com una mica intercanviables. El combustible és un material que conté energia que es pot utilitzar per fer un treball útil, ja sigui en una màquina o en un organisme. El combustible que consumim els humans, i que anomenem aliment, és d'origen biològic i, en termes simplistes, està format per biomassa vegetal o animal. Aquesta biomassa s'acumula a mesura que els organismes s'alimenten i creixen. Alguns d'això són molt saborosos, com els bolets per exemple.

Ara, des del punt de vista d'un microbi, qualsevol cosa que conté energia és una font potencial d'aliment. Els organismes unicel·lulars consumeixen una gran varietat de fonts d'energia, incloses les que no són d'origen biològic i que poden semblar inusuals per als humans. Per exemple, els microbis poden menjar metalls i residus químics com els dissolvents. En el cas dels aliments a partir de metà, el metà s'utilitza per alimentar els bacteris. El metà es pot produir biològicament o per processos geològics. Així, alguns bacteris s'especialitzen a consumir metà i, a mesura que creixen, la seva biomassa esdevé una bona font de proteïnes comestibles. Aquests bacteris s'anomenen metanòtrofs que significa "menjadors de metà".

El procés científic específic s'anomena oxidació del metà per bacteris metanotròfics. La metanotròfia es produeix de manera natural en entorns on hi ha metà, com ara els arrossars o les filtracions d'hidrocarburs. El creixement de metanòtrofs en condicions enriquides amb metà en un bioreactor permet explotar el procés per a la generació de proteïnes. El metà pot ser un subproducte del tractament d'aigües residuals o de la producció de petroli. El procés que estic investigant actualment i que desenvoluparé aplicarà alta pressió per augmentar la solubilitat del metà i, per tant, fer que sigui més fàcil i eficient el cultiu de metanòtrofs amb una empremta més petita.

Per què és especialment important investigar aquest procés avui? En el vostre cas, podríeu donar una idea de per què és interessant per a països com Singapur?

Bé, la producció d'aliments sostenible és un tema important avui dia i hem de considerar totes les opcions per satisfer la creixent demanda d'aliments, que està previst que augmenti un 60% per al 2050. El govern de Singapur s'ha compromès a cobrir el 30% de les seves necessitats nutricionals. per al 2030 en el seu “30 per 30” objectiu de seguretat alimentària. Singapur no té recursos de terra substancials per a l'agricultura tradicional, de manera que els processos de producció de proteïnes d'alta densitat hauran de figurar en el futur panorama de seguretat alimentària de Singapur. Tot i que el govern de Singapur va anunciar aquesta decisió abans de la COVID-19, la pandèmia ha reforçat la idea de seguretat alimentària per al corrent principal.

Hi va haver molt poques mancances a Singapur: l'única escassetat que vaig notar va ser una escassetat de tomàquets en llauna durant un temps i el meu amplificador de bateria encara no s'ha lliurat! Aquests són només inconvenients menors. No obstant això, l'espectre de l'escassetat d'aliments no va quedar bé amb el singapurès mitjà, per tant, la preparació del subministrament d'aliments per al futur és un moviment intel·ligent.

Com es compara aquesta font de proteïnes amb l'alimentació tradicional del bestiar? I ens podries explicar com es podria utilitzar aquest procés com a part d'una solució innovadora per al consum d'aliments en humans?

Es compara bé amb l'alimentació tradicional del bestiar. Per la meva part, tinc la intenció de desenvolupar un procés únic i millorat que s'adapti a les necessitats de Singapur. Ara, originalment tinc la intenció de desenvolupar aquest procés per a l'alimentació animal. Ja sabeu, encara hi ha una gran barrera social per superar abans que la gent mengi proteïnes bacterianes i alguns problemes tècnics per resoldre, com els nivells d'àcid nucleic. Per tant, un pas a la vegada. Mentrestant, hi ha molta ciència interessant per fer. Crec que hi ha alguns aspectes especials del metabolisme a alta pressió que aportaran beneficis únics al producte final, que tindrà qualitats prebiòtiques i salutàries. De moment els mantindré a prop del meu pit.

L'ISC-IIASA Sistemes alimentaris resilients L'informe constata que "alimentar una població creixent i més acomodada requerirà augments de la productivitat i diversitat dels cultius i ramaders" i que "cal mantenir i accelerar la innovació centrada en l'obertura de fonts d'aliments noves i alternatives", que s'ajustaria a les noves tècniques com els aliments a partir del metà.

Però podem suposar que aquest aliment procedent del procés del metà realment augmentaria la resiliència dels sistemes alimentaris tenint en compte que també pot reforçar la nostra dependència del gas natural? A més, si aquest procés s'amplia, podria reduir significativament la demanda de terra per conrear aliments per al bestiar, però no augmentaria també considerablement les emissions de diòxid de carboni?

Grans preguntes. Per al vostre primer, com he esmentat, inicialment us suggereixo utilitzar metà de recursos renovables, per la qual cosa el metà és d'origen biogènic i està fet per organismes unicel·lulars metanogènics anomenats Archaea. I fins i tot aquí, on no hi ha millor ús per a això com generar calor o electricitat. Tot i que els fluxos de residus de metà no biogènics són compatibles, no veig que aquest tipus de producció d'aliments sigui un motor de producció o utilització petroquímica.

A la vostra segona pregunta, segons el Panell Intergovernamental sobre el Canvi Climàtic (IPCC), la capacitat de forçament radiatiu del metà és fins a 86 vegades superior a la del diòxid de carboni. Per tant, convertir metà en diòxid de carboni és una millor perspectiva per al nostre clima. Proposo utilitzar corrents de residus que és un ús raonable dels nostres recursos, i el metà d'origen biogènic és un recurs renovable.


La Cimera dels Sistemes Alimentaris de les Nacions Unides té com a objectiu sistemes alimentaris més saludables, més sostenibles i més equitatius, per la qual cosa creiem que els "avantatges superen els contres" d'aquest mètode i, per tant, podrien, entre altres tècniques innovadores, ajudar a aconseguir el Desenvolupament Sostenible. Metes?

Absolutament, és una obvietat. Els corrents de residus gasosos són una bona manera de produir proteïnes, ja que són fàcils de controlar, són relativament homogenis i fàcils d'esterilitzar. Sense oblidar que aquests processos són de molt alta densitat. Per exemple, les densitats de producció que podeu generar amb la conversió metanogènica són de 4 kg m3 h-1. Això són 4 quilos de biomassa en un metre cúbic cada hora! Per posar-ho en perspectiva, els dipòsits IBC (contenidors intermedis a granel) que potser heu vist mentides per les instal·lacions industrials són aproximadament un metre cúbic. Això és l'equivalent a una vaca, o mitja tona de biomassa, en aproximadament cinc dies! Per criar bestiar, es triga uns 18 mesos i requereix aproximadament una acre de terra. Aquests són només números que fan que l'estudi valgui la pena. Però afegiu-hi una sèrie de beneficis ambientals juntament amb el fet que és una font ètica de proteïnes, crec que és una tecnologia molt convincent.


Com a científic, què voleu que entenguin els responsables polítics per fer que els nostres sistemes alimentaris siguin més resilients?

M'agradaria que els responsables polítics entenguessin que hem d'actuar ràpidament per permetre una transició cap a sistemes alimentaris més resilients. Hem de superar moltes barreres culturals per aconseguir sistemes de producció d'aliments millorats. Les polítiques han de ser flexibles i de suport, i s'han de disposar de fons prioritaris per a la recerca d'avantguarda, preferiblement d'una manera que doni suport més eficaç als investigadors joves i de mitjana carrera.

El doctor Jamie Hinks
El Dr. Jamie Hinks és investigador principal del Centre d'Enginyeria de Ciències de la Vida Ambiental de Singapur (SCELSE), finançat pel govern de Singapur (la National Research Foundation, el Ministeri d'Educació, la Nanyang Technological University i la National University of Singapore). Anteriorment va ocupar el càrrec de Senior Research Fellow a SCELSE. Abans d'això, el Dr. Hinks va ser investigador a la Universitat Tecnològica de Nanyang a Singapur.

@jamiehinks5

Imatge de Megumi Nachev on Unsplash

VEURE TOTS ELS ARTICLES RELACIONATS

  • Exempció de responsabilitat: Les traduccions les genera automàticament Google Translate i poden contenir errors. L'ISC no es fa responsable dels danys o problemes que puguin sorgir d'aquestes traduccions. Pots enviar els teus comentaris enviant-nos un correu electrònic a webmaster@council.science
    Nota: Tingueu en compte que la "Cimera de la Ciència a l'Assemblea General de les Nacions Unides" del setembre de 2023 no és un esdeveniment del Consell Internacional de la Ciència. L'International Science Council no té cap associació amb aquest esdeveniment ni amb l'organitzador de l'esdeveniment.
    • Anar al contingut