Înregistrează-te

Proteină metanică cu o singură celulă - este lumea pregătită pentru această inovație în sistemele alimentare?

James Waddell vorbește cu dr. Jamie Hinks despre inovația alimentară folosind proteine ​​cu celule unice din metan.

În lumina Summit-ul Națiunilor Unite privind Sistemele Alimentare organizată astăzi, care are ca scop realizarea unor sisteme alimentare mai sănătoase, mai durabile și mai echitabile, există acum urgența de a construi tehnici inovatoare de producție a alimentelor dacă umanitatea intenționează să realizeze sisteme alimentare mai rezistente. Am vorbit cu dr. Jamie Hinks, cercetător principal la Singapore Center for Environmental Life Sciences Engineering (SCELSE), despre cercetările sale actuale folosind sisteme biologice de înaltă presiune pentru a produce proteine ​​monocelulare de înaltă calitate din metan.

Dr. Hinks, cum ați explica cercetarea dvs. cu privire la alimentele obținute din metan unui nespecialist?

Cel mai bun mod de a începe să înțelegem această tehnologie este să privim alimentele și combustibilul ca fiind oarecum interschimbabile. Combustibilul este material care conține energie care poate fi folosită pentru a face lucrări utile, indiferent dacă este într-o mașină sau într-un organism. Combustibilul consumat de oameni și pe care îl numim hrană este de origine biologică și, în termeni simpliști, este alcătuit din biomasă vegetală sau animală. Această biomasă se acumulează pe măsură ce organismele se hrănesc și cresc. Unele dintre acestea sunt foarte gustoase, cum ar fi ciupercile, de exemplu.

Acum, din punctul de vedere al unui microb, orice conține energie este o sursă potențială de hrană. Organismele cu o singură celulă consumă o serie de surse de energie, inclusiv cele care nu sunt de origine biologică și care pot părea neobișnuite pentru oameni. De exemplu, microbii pot mânca metale și deșeuri de substanțe chimice, cum ar fi solvenți. În cazul alimentelor din metan, metanul este utilizat pentru hrănirea bacteriilor. Metanul poate fi produs biologic sau prin procese geologice. Deci, unele bacterii se specializează în consumul de metan și, pe măsură ce cresc, biomasa lor devine o sursă bună de proteine ​​comestibile. Aceste bacterii sunt numite metanotrofe, ceea ce înseamnă „consumatori de metan”.

Procesul științific specific se numește oxidarea metanului de către bacteriile metanotrofe. Metanotrofia are loc în mod natural în medii în care metanul este prezent, cum ar fi orezele sau orezele de scurgere. Creșterea metanotrofelor în condiții îmbogățite cu metan într-un bioreactor permite exploatarea procesului pentru generarea de proteine. Metanul poate fi un produs secundar al epurării apelor uzate sau al producției de petrol. Procesul pe care îl cercetez în prezent și pe care îl voi dezvolta va aplica o presiune ridicată pentru a crește solubilitatea metanului și, prin urmare, va face mai ușoară și mai eficientă cultivarea metanotrofilor cu o amprentă mai mică.

De ce este deosebit de important să investigăm acest proces astăzi? În cazul dvs., ați putea da câteva informații despre motivul pentru care este interesant pentru țări precum Singapore?

Ei bine, producția durabilă de alimente este astăzi un articol important și trebuie să luăm în considerare toate opțiunile pentru a satisface cererea tot mai mare de alimente, care urmează să crească cu 60% până în 2050. Guvernul din Singapore s-a angajat să își satisfacă 30% din nevoile sale nutriționale. până în 2030 în „30 de 30”Obiectivul securității alimentare. Singapore nu are resurse funciare substanțiale pentru agricultura tradițională, astfel încât procesele de producție de proteine ​​cu densitate mare vor trebui să apară în viitorul peisaj al securității alimentare din Singapore. Chiar dacă guvernul din Singapore a anunțat această decizie înainte de COVID-19, pandemia a întărit ideea securității alimentare pentru mainstream.

Au existat foarte puține penurii în Singapore - singurele penurii pe care le-am observat au fost o lipsă de roșii conservate pentru o perioadă scurtă de timp, iar amplificatorul meu nu a fost încă livrat! Acestea sunt doar inconveniente minore. Cu toate acestea, spectrul de penurie de alimente nu se potrivea prea bine cu singaporeanul mediu, prin urmare aprovizionarea cu alimente viitoare este o mișcare inteligentă.

Cum se compară această sursă de proteine ​​cu furajele tradiționale pentru animale? Și ne-ați putea spune cum acest proces ar putea fi folosit ca parte a unei soluții inovatoare pentru consumul de alimente la om?

Se compară bine cu furajele tradiționale pentru animale. La finalul meu, intenționez să dezvolt un proces unic și îmbunătățit, adaptat nevoilor Singapore. Acum, intenționez inițial să dezvolt acest proces pentru hrana animalelor. Știți, există încă o mare barieră socială de depășit înainte ca oamenii să mănânce proteine ​​bacteriene și unele probleme tehnice de rezolvat, cum ar fi nivelurile de acid nucleic. Deci, un pas la rând. Între timp, există o mulțime de științe interesante de făcut. Cred că există câteva aspecte speciale ale metabolismului la presiune înaltă care vor aduce beneficii unice produsului final, care va avea calități de sănătate și prebiotice. O să le țin aproape de piept pentru moment.

ISC-IIASA Sisteme alimentare rezistente raportul constată că „hrănirea unei populații în creștere și mai bogate va necesita creșterea productivității și diversității culturilor și a animalelor” și că „inovația axată pe deschiderea unor surse de hrană noi și alternative trebuie menținută și accelerată”, ceea ce ar corespunde noilor tehnici precum hrana din metan.

Dar putem presupune că acest aliment din procesul de metan ar crește cu adevărat rezistența sistemelor alimentare, având în vedere că ne poate consolida dependența de gazele naturale? De asemenea, dacă acest proces este lărgit, ar putea reduce semnificativ cererea de pământ pentru cultivarea hranei pentru animale, dar nu ar crește considerabil și emisiile de dioxid de carbon?

Întrebări grozave. Pentru primul dvs., așa cum am menționat, sugerez inițial utilizarea metanului din resurse regenerabile, prin care metanul este de origine biogenă și este produs de organisme unicelulare metanogene numite Archaea. Și chiar și aici, unde nu există o utilizare mai bună pentru aceasta, cum ar fi generarea de căldură sau electricitate. Deși fluxurile de deșeuri de metan non-biogene sunt compatibile, nu prevăd acest tip de producție alimentară ca fiind un factor de producție sau utilizare petrochimică.

La a doua întrebare, conform Grupului interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC), capacitatea de forțare radiativă a metanului este de până la 86 de ori mai mare decât pentru dioxidul de carbon. Deci, conversia metanului în dioxid de carbon este o perspectivă mai bună pentru climatul nostru. Propun utilizarea fluxurilor de deșeuri, care este o utilizare sensibilă a resurselor noastre, iar metanul de origine biogenă este o resursă regenerabilă.


Summitul Națiunilor Unite privind Sistemele Alimentare vizează sisteme alimentare mai sănătoase, mai durabile și mai echitabile, așa că credem că „profesioniștii depășesc dezavantajele” acestei metode și, prin urmare, ar putea, printre alte tehnici inovatoare, să contribuie la realizarea dezvoltării durabile Obiective?

Absolut, nu este un brainer. Fluxurile de deșeuri gazoase sunt o modalitate excelentă de a face proteine, deoarece sunt ușor de controlat, sunt relativ omogene și ușor de sterilizat. Ca să nu mai vorbim că aceste procese au densitate foarte mare. De exemplu, densitățile de producție pe care le puteți genera cu conversia metanogenă sunt de 4 kg m3 h-1. Adică 4 kilograme de biomasă la un metru cub în fiecare oră! Pentru a pune acest lucru în perspectivă, rezervoarele IBC (containere vrac intermediare) pe care probabil le-ați văzut zăcând despre siturile industriale au aproximativ un metru cub. Acesta este echivalentul unei vaci, sau o jumătate de tonă de biomasă, în aproximativ cinci zile! Pentru a crește vite, este nevoie de aproximativ 18 luni și necesită aproximativ un acru de teren. Acestea sunt doar numere care fac ca studiul să merite. Dar adăugați la aceasta o serie de beneficii pentru mediu, împreună cu faptul că este o sursă etică de proteine, cred că este o tehnologie foarte convingătoare.


Ca om de știință, ce doriți să înțeleagă factorii de decizie pentru a face sistemele noastre alimentare mai rezistente?

Aș vrea ca factorii de decizie politică să înțeleagă că trebuie să acționăm rapid pentru a permite o tranziție către sisteme alimentare mai rezistente. Trebuie să depășim multe bariere culturale pentru a realiza sisteme îmbunătățite de producție a alimentelor. Politica trebuie să fie flexibilă și de susținere, iar fondurile prioritare pentru cercetare de ultimă oră trebuie puse la dispoziție, de preferință într-un mod care să susțină cercetătorii junior și mijlocii în mod mai eficient.


Dr. Jamie Hinks
Dr. Jamie Hinks este cercetător principal la Centrul din Singapore pentru ingineria științelor mediului înconjurător (SCELSE), finanțat de guvernul din Singapore (Fundația Națională de Cercetare, Ministerul Educației, Universitatea Tehnologică Nanyang și Universitatea Națională din Singapore). Anterior a ocupat funcția de Senior Research Fellow la SCELSE. Înainte de aceasta, Dr. Hinks a fost cercetător la Universitatea Tehnologică Nanyang din Singapore.

@ jamiehinks5

Imagini de Megumi Nachev on Unsplash

Salt la conținut