Unuĉela metanproteino - ĉu la mondo estas preta por ĉi tiu novigo en manĝsistemoj?

Al la lumo de la Pintkunveno pri Nutraĵaj Sistemoj de Unuiĝintaj Nacioj okazinta hodiaŭ, kiu celas realigi pli sanajn, pli daŭrigeblajn, kaj pli justajn manĝsistemojn, ekzistas nun urĝeco konstrui novigajn manĝproduktadteknikojn se la homaro intencas atingi pli rezistemajn manĝsistemojn. Ni parolis kun d-ro Jamie Hinks, Ĉefesploristo ĉe la Singapura Centro por Media Vivscienco-Inĝenieristiko (SCELSE), pri lia nuna esplorado uzante altpremajn biologiajn sistemojn por produkti altkvalitan unuĉelan proteinon el metano.

Doktoro Hinks, kiel vi klarigus vian esploron pri manĝaĵoj el metano al nespecialisto?

La plej bona maniero komenci kompreni ĉi tiun teknologion estas rigardi manĝaĵon kaj fuelon kiel iom interŝanĝeblaj. Karburaĵo estas materialo, kiu enhavas energion, kiu povas esti uzata por fari utilan laboron, ĉu tio estas en maŝino aŭ en organismo. La fuelo kiun homoj konsumas, kaj kiun ni nomas manĝaĵo, estas de biologia origino kaj, en simplismaj terminoj, konsistas el aŭ planta aŭ besta biomaso. Ĉi tiu biomaso akumuliĝas dum organismoj manĝas kaj kreskas. Iuj el ĉi tio estas tre bongusta, kiel fungoj ekzemple.

Nun, el la vidpunkto de mikrobo, ĉio, kio enhavas energion, estas ebla fonto de manĝaĵo. Unuĉelaj organismoj konsumas aron de energifontoj inkluzive de tiuj kiuj ne estas de biologia origino kaj kiuj povas ŝajni nekutimaj al homoj. Ekzemple, mikroboj povas manĝi metalojn kaj malŝpari kemiaĵojn kiel ekzemple solviloj. En la kazo de manĝaĵo el metano, metano estas uzata por nutri bakteriojn. Metano povas esti produktita biologie aŭ per geologiaj procezoj. Do, iuj bakterioj specialiĝas pri konsumado de metano kaj, dum ili kreskas, ilia biomaso fariĝas bona fonto de manĝebla proteino. Ĉi tiuj bakterioj nomiĝas metanotrofoj, kio signifas "metanomanĝantoj".

La specifa scienca procezo estas nomita metanoksidado de metanotrofaj bakterioj. Metanotrofio okazas nature en medioj kie metano ĉeestas, kiel ekzemple en rizejoj aŭ hidrokarbidfluaĵoj. Kreskadi metanotrofojn en metano riĉigitaj kondiĉoj en bioreaktoro permesas al la procezo esti ekspluatita por proteingenerado. Metano povas esti kromprodukto de akvopurigo aŭ naftoproduktado. La procezo, kiun mi nuntempe esploras, kaj kiun mi disvolvos, uzos altan premon por pliigi la solveblecon de metano kaj do faciligi kaj efike kreskigi metanotrofojn kun pli malgranda piedsigno.

Kial estas precipe grave esplori ĉi tiun procezon hodiaŭ? En via kazo, ĉu vi povus doni iom da kompreno pri kial ĝi estas interesa por landoj kiel Singapuro?

Nu, daŭripova manĝaĵproduktado estas granda bileto hodiaŭ kaj ni devas pripensi ĉiujn eblojn por plenumi la kreskantan postulon pri manĝaĵo, kiu estas planita por 60% pliiĝo antaŭ 2050. La Singapura registaro engaĝiĝis plenumi 30% de siaj nutraj bezonoj. ĝis 2030 en sia "30 per 30” celo de nutraĵsekureco. Al Singapuro mankas grandaj terresursoj por tradicia agrikulturo, tiel ke alt-densecaj proteinproduktadprocezoj devos prezenti en la estonta nutraĵsekureca pejzaĝo de Singapuro. Kvankam la singapura registaro anoncis ĉi tiun decidon antaŭ COVID-19, la pandemio plifortigis la ideon pri manĝaĵa sekureco por la ĉeftendenco.

Estis tre malmultaj mankoj en Singapuro - la nuraj mankoj, kiujn mi rimarkis, estis manko de laditaj tomatoj dum mallonga tempo kaj mia tamburamplilo ankoraŭ ne estis liverita! Ĉi tiuj estas nur malgrandaj ĝenoj. Tamen, la fantomo de manĝaĵmalabundoj ne sidis bone kun la averaĝa singapurano, tial estonta pruvo de manĝaĵoj estas saĝa movo.

Kiel ĉi tiu fonto de proteino komparas kun tradicia brutaro nutrado? Kaj ĉu vi povus diri al ni kiel ĉi tiu procezo povus esti uzata kiel parto de noviga solvo por nutraĵa konsumo en homoj?

Ĝi komparas bone al tradicia brutaro nutrado. Miaflanke, mi intencas evoluigi unikan kaj plibonigitan procezon, kiu estas adaptita al la bezonoj de Singapuro. Nun, mi origine intencas evoluigi ĉi tiun procezon por besta nutrado. Vi scias, estas ankoraŭ granda socia baro por venki antaŭ ol homoj manĝos bakterian proteinon, kaj iuj teknikaj aferoj por gladi, kiel la niveloj de nukleaj acidoj. Do, unu paŝon samtempe. Estas multe da bonega scienco por fari intertempe. Mi kredas, ke ekzistas iuj specialaj aspektoj de altprema metabolo, kiuj alportos unikajn avantaĝojn al la fina produkto, kiu havos sanajn kaj prebiotikajn kvalitojn. Mi konservos ĉi tiujn proksime al mia brusto nuntempe.

La ISC-IIASA Eltenemaj Nutraĵaj Sistemoj raporto trovas ke "nutri kreskantan kaj pli riĉan populacion postulos pliiĝojn en kultivaĵo kaj brutproduktiveco kaj diverseco" kaj ke "novigado temigis malfermi novajn kaj alternativajn nutraĵfontojn devas esti konservita kaj akcelita", kiu falus en linio kun novaj. teknikoj kiel manĝaĵo el metano.

Sed ĉu ni povas supozi, ke ĉi tiu manĝaĵo el metanprocezo vere pliigus la fortikecon de manĝsistemoj konsiderante ke ĝi ankaŭ povas plifortigi nian dependecon de tergaso? Ankaŭ, se ĉi tiu procezo plivastiĝos, ĝi povus signife redukti postulon je tero por kultivi nutraĵon por brutaro, sed ĉu ĝi ne ankaŭ konsiderinde plialtigus ellason de karbondioksido?

Grandaj demandoj. Al via unua, kiel mi menciis, mi komence sugestas uzi metanon el renovigeblaj rimedoj, per kiu la metano estas de biogena origino kaj estas farita de metanogenaj unuĉelaj organismoj nomataj Archaea. Kaj eĉ ĉi tie, kie ne ekzistas pli bona uzo por ĝi kiel ekzemple generado de varmo aŭ elektro. Kvankam ne-biogenaj metanaj rubfluoj estas kongruaj, mi ne antaŭvidas ĉi tiun specon de nutraĵproduktado kiel ŝoforo de petrolkemia produktado aŭ utiligo.

Al via dua demando, laŭ la Interregistara Panelo pri Klimata Ŝanĝo (IPCC), la radiativa trudkapablo de metano estas ĝis 86 fojojn pli alta ol por karbondioksido. Do, konverti metanon al karbondioksido estas pli bona perspektivo por nia klimato. Mi proponas uzi rubfluojn, kio estas prudenta uzo de niaj rimedoj, kaj metano de biogena origino estas renovigebla rimedo.

La Pintkunveno pri Nutraĵaj Sistemoj de Unuiĝintaj Nacioj celas pli sanajn, pli daŭrigeblajn kaj pli justajn manĝsistemojn, do ĉu ni kredas, ke la "profitoj superas la malavantaĝojn" por ĉi tiu metodo, kaj tial povus, inter aliaj novigaj teknikoj, helpi atingi la Daŭripovon. Celoj?

Absolute, ĝi estas senĝena. Gasaj rubfluoj estas bonega maniero fari proteinon ĉar ili estas facile regeblaj, estas relative homogenaj kaj facile steriligeblaj. Sen mencii, ke ĉi tiuj procezoj estas tre alta denseco. Ekzemple, la produktaddensecoj, kiujn vi povas generi kun metanogena konvertiĝo, estas 4kg m³h^-1. Tio estas 4 kilogramoj da biomaso en unu kuba metro ĉiun horon! Por meti ĉi tion en perspektivon, la IBC-tankoj (mezaj pograndaj ujoj), kiujn vi eble vidis kuŝi pri industriaj ejoj, estas ĉirkaŭ unu kuba metro. Tio estas la ekvivalento de unu bovino, aŭ duontuno da biomaso, en proksimume kvin tagoj! Por bredi brutaron, ĝi daŭras proksimume 18 monatojn kaj postulas proksimume akreon da tero. Ĉi tiuj estas nur nombroj, kiuj indas la studon. Sed aldonu al ĉi tio amason da mediaj avantaĝoj kune kun la fakto, ke ĝi estas etika proteinfonto, mi pensas, ke ĝi faras tre konvinkan teknologion.

Kiel sciencisto, kion vi volas, ke politikofaristoj komprenu por fari niajn manĝsistemojn pli rezistemaj?

Mi ŝatus, ke politikofaristoj komprenu, ke ni devas agi rapide por ebligi transiron al pli rezistemaj manĝsistemoj. Ni devas venki multajn kulturajn barojn por atingi plibonigitajn nutraĵproduktadsistemojn. Politiko devas esti fleksebla kaj subtena, kaj prioritataj fondusoj por avangarda esplorado devas esti disponeblaj, prefere en maniero, kiu subtenas junajn kaj mezkarierajn esploristojn pli efike.

D-ro Jamie Hinks
D-ro Jamie Hinks estas Ĉefesploristo ĉe la Singapura Centro por Media Vivscienco-Inĝenieristiko (SCELSE), financita fare de la Singapura registaro (la Nacia Esplorado-Fundamento, la Edukministerio, la Nanyang Teknologia Universitato, kaj la Nacia Universitato de Singapuro). Li antaŭe tenis la pozicion de Ĉefesploristo ĉe SCELSE. Antaŭ tio, D-ro Hinks estis Esplorkunlaboranto ĉe la Nanyang Teknologia Universitato en Singapuro.

@jamiehinks5