Proteína metano de célula única - o mundo está pronto para essa inovação em sistemas alimentares?

James Waddell fala com o Dr. Jamie Hinks sobre inovação alimentar usando proteínas unicelulares do metano.

vacas leiteiras em um campo

À luz do Cúpula de Sistemas Alimentares das Nações Unidas realizada hoje, que visa realizar sistemas alimentares mais saudáveis, mais sustentáveis ​​e mais equitativos, há agora uma urgência em construir técnicas inovadoras de produção de alimentos se a humanidade pretende alcançar sistemas alimentares mais resilientes. Conversamos com o Dr. Jamie Hinks, pesquisador principal do Centro de Engenharia de Ciências da Vida Ambiental de Cingapura (SELSE), sobre sua pesquisa atual usando sistemas biológicos de alta pressão para produzir proteína unicelular de alta qualidade a partir do metano.

Dr. Hinks, como você explicaria sua pesquisa sobre alimentos feitos de metano para um não especialista?

A melhor maneira de começar a entender essa tecnologia é ver alimentos e combustíveis como algo intercambiáveis. Combustível é material que contém energia que pode ser usada para realizar trabalho útil, seja em uma máquina ou em um organismo. O combustível que os humanos consomem, e que chamamos de alimentos, é de origem biológica e, em termos simplistas, é constituído por biomassa vegetal ou animal. Essa biomassa se acumula à medida que os organismos se alimentam e crescem. Algumas delas são muito saborosas, como cogumelos, por exemplo.

Agora, do ponto de vista de um micróbio, qualquer coisa que contenha energia é uma fonte potencial de alimento. Os organismos unicelulares consomem uma variedade de fontes de energia, incluindo aquelas que não são de origem biológica e que podem parecer incomuns para os seres humanos. Por exemplo, os micróbios podem comer metais e resíduos químicos, como solventes. No caso de alimentos a partir de metano, o metano é usado para alimentar as bactérias. O metano pode ser produzido biologicamente ou por processos geológicos. Assim, algumas bactérias se especializam em consumir metano e, à medida que crescem, sua biomassa se torna uma boa fonte de proteína comestível. Essas bactérias são chamadas metanotróficas, que significa “comedores de metano”.

O processo científico específico é chamado de oxidação do metano por bactérias metanotróficas. A metanotrofia ocorre naturalmente em ambientes onde o metano está presente, como em arrozais ou infiltrações de hidrocarbonetos. O crescimento de metanotrofos em condições enriquecidas com metano em um biorreator permite que o processo seja explorado para geração de proteínas. O metano pode ser um subproduto do tratamento de águas residuais ou da produção de petróleo. O processo que estou pesquisando atualmente e que desenvolverei aplicará alta pressão para aumentar a solubilidade do metano e, portanto, tornar mais fácil e eficiente o cultivo de metanotróficos com uma pegada menor.

Por que é particularmente importante investigar esse processo hoje? No seu caso, você poderia dar algumas dicas sobre por que é interessante para países como Cingapura?

Bem, a produção sustentável de alimentos é um item caro hoje e devemos considerar todas as opções para atender à crescente demanda por alimentos, que deve aumentar 60% até 2050. O governo de Cingapura se comprometeu a atender 30% de suas necessidades nutricionais até 2030 em seu “30 por 30” objetivo de segurança alimentar. Cingapura carece de recursos terrestres substanciais para a agricultura tradicional, portanto, os processos de produção de proteína de alta densidade precisarão ser incluídos no futuro cenário de segurança alimentar de Cingapura. Embora o governo de Cingapura tenha anunciado essa decisão antes do COVID-19, a pandemia reforçou a ideia de segurança alimentar para o mainstream.

Havia muito pouca escassez em Cingapura - a única escassez que notei foi a escassez de tomates enlatados por um curto período de tempo e meu amplificador de bateria ainda não foi entregue! Estes são apenas pequenos inconvenientes. No entanto, o espectro da escassez de alimentos não agradou ao cidadão médio de Cingapura, portanto, fornecer alimentos à prova de futuro é uma jogada inteligente.

Como esta fonte de proteína se compara à alimentação animal tradicional? E você poderia nos dizer como esse processo pode ser usado como parte de uma solução inovadora para o consumo de alimentos em humanos?

Compara-se bem com a alimentação animal tradicional. Do meu lado, pretendo desenvolver um processo único e aprimorado, adaptado às necessidades de Cingapura. Agora, originalmente pretendo desenvolver esse processo para alimentação animal. Você sabe, ainda há uma grande barreira social a ser superada antes que as pessoas comam proteína bacteriana e alguns problemas técnicos a serem resolvidos, como níveis de ácido nucleico. Assim, um passo de cada vez. Há muita ciência legal para fazer nesse meio tempo. Acredito que existem alguns aspectos especiais do metabolismo de alta pressão que trarão benefícios únicos ao produto final, que terá qualidades prebióticas e de saúde. Vou mantê-los perto do meu peito por enquanto.

O ISC-IIASA Sistemas Alimentares Resilientes relatório conclui que “alimentar uma população crescente e mais abastada exigirá aumentos na produtividade e diversidade das culturas e da pecuária” e que “a inovação focada na abertura de fontes de alimentos novas e alternativas precisa ser mantida e acelerada”, o que estaria alinhado com novas técnicas como a alimentação a partir do metano.

Mas podemos supor que esse alimento do processo de metano realmente aumentaria a resiliência dos sistemas alimentares, considerando que também pode reforçar nossa dependência do gás natural? Além disso, se esse processo for ampliado, poderia reduzir significativamente a demanda por terra para cultivar alimentos para o gado, mas também aumentaria consideravelmente as emissões de dióxido de carbono?

Ótimas perguntas. Para o seu primeiro, como mencionei, inicialmente sugiro o uso de metano de recursos renováveis, onde o metano é de origem biogênica e é feito por organismos metanogênicos unicelulares chamados Archaea. E mesmo aqui, onde não há melhor uso para isso, como geração de calor ou eletricidade. Embora os fluxos de resíduos de metano não biogênicos sejam compatíveis, não prevejo esse tipo de produção de alimentos como impulsionador da produção ou utilização petroquímica.

Para sua segunda pergunta, de acordo com o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), a capacidade de forçante radiativa do metano é até 86 vezes maior do que a do dióxido de carbono. Portanto, converter metano em dióxido de carbono é uma perspectiva melhor para o nosso clima. Proponho o uso de fluxos de resíduos que é um uso sensato de nossos recursos, e o metano de origem biogênica é um recurso renovável.


A Cúpula de Sistemas Alimentares das Nações Unidas visa sistemas alimentares mais saudáveis, mais sustentáveis ​​e mais equitativos, por isso acreditamos que os “prós superam os contras” desse método e, portanto, poderia, entre outras técnicas inovadoras, ajudar a alcançar o Desenvolvimento Sustentável Metas?

Absolutamente, é um acéfalo. Os fluxos de resíduos gasosos são uma ótima maneira de produzir proteínas, pois são fáceis de controlar, são relativamente homogêneos e fáceis de esterilizar. Sem contar que esses processos são de altíssima densidade. Por exemplo, as densidades de produção que você pode gerar com conversão metanogênica são 4kg m3 h-1. São 4 quilos de biomassa em um metro cúbico a cada hora! Para colocar isso em perspectiva, os tanques IBC (contêineres intermediários para granel) que você pode ter visto espalhados por locais industriais têm cerca de um metro cúbico. Isso é o equivalente a uma vaca, ou meia tonelada de biomassa, em aproximadamente cinco dias! Para criar gado, leva cerca de 18 meses e requer cerca de um acre de terra. Esses são apenas números que fazem o estudo valer a pena. Mas acrescente a isso uma série de benefícios ambientais, juntamente com o fato de ser uma fonte de proteína ética, acho que contribui para uma tecnologia muito atraente.


Como cientista, o que você quer que os formuladores de políticas entendam para tornar nossos sistemas alimentares mais resilientes?

Gostaria que os formuladores de políticas entendessem que precisamos agir rapidamente para permitir uma transição para sistemas alimentares mais resilientes. Precisamos superar muitas barreiras culturais para alcançar melhores sistemas de produção de alimentos. A política precisa ser flexível e solidária, e fundos prioritários para pesquisa de ponta precisam ser disponibilizados, de preferência de uma forma que apoie pesquisadores iniciantes e em meio de carreira de forma mais eficaz.


Dr. Jamie Hinks
Dr. Jamie Hinks é pesquisador principal do Centro de Engenharia de Ciências da Vida Ambiental de Cingapura (SELSE), financiado pelo governo de Cingapura (Fundação Nacional de Pesquisa, Ministério da Educação, Universidade Tecnológica de Nanyang e Universidade Nacional de Cingapura). Anteriormente, ele ocupou o cargo de Pesquisador Sênior na SCELSE. Antes disso, o Dr. Hinks foi pesquisador na Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura.

@jamiehinks5

Imagem por Megumi Nachev on Unsplash

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