Бирата може и да не е отговор на всички житейски проблеми, но науката, която стои зад нея, може да помогне за декарбонизиране на промишлените процеси и за почистване на околната среда.
Биотехнологията, която използва живи организми за създаване на различни продукти или процеси, остава важна за днешното производство на храни и напитки. Но тя все повече се използва и за широк спектър от промишлени продукти, включително лекарства, където съчетава древни принципи с най-съвременни технологии.
Древна мъдрост, съвременни процеси
От хиляди години използваме биотехнологиите, за да правим сирене, бира, вино - казва Майкъл О'Донохю, експерт по микробни ензими и индустриални биотехнологии в Националния изследователски институт по земеделие, храни и околна среда (INRAE) във Франция.
Сега О'Донохю, който ръководи проект, финансиран от ЕС, наречен "Биоиндустрия 4.0", заедно с екип от експерти по биотехнологии от 10 европейски държави, проучва как същите принципи на биотехнологиите могат да се използват за създаване на химикали или почистване на промишлени отпадъци с много по-малко въздействие върху околната среда в сравнение с традиционните методи.
Ние не работим с процеси, които работят в агресивна среда, както например в химическата промишленост - каза О'Донохю, подчертавайки един от основните положителни аспекти на биотехнологиите.
Малки работни коне
Биотехнологиите вече са променили живота ни далеч отвъд подобряването на вкуса на бирата. Съвременният напредък започва с използването на гъбички в началото на 20-ти век за производството на животоспасяващи антибиотици. Днес биотехнологиите продължават да са от решаващо значение за производството на лекарства.
Както обяснява О'Донохю, "работните коне на биотехнологиите на индустриално ниво са главно дрождите и нишковидните гъби".
Но тъй като дрождите могат да бъдат непредсказуеми по отношение на това какво съединение и колко произвеждат, Биоиндустрия 4.0, която ще продължи до декември 2026 г., ще използва цифрови технологии, за да подобри последователността на биотехнологичните резултати.
Положителна страна на биотехнологиите е, че те могат да предложат по-чиста алтернатива на традиционното химическо производство.
Докато много промишлени процеси изискват високи температури и опасни химикали, при биотехнологиите повечето клетки живеят при температура между 30 и 40°C, радват се на умерено pH, развиват се в течности на водна основа и не произвеждат опасни или отровни вещества.
Концепцията вече е доказана. Предприятията в Европа използват естествени процеси за производство на цветни пигменти и заместват химическите оцветители, което може да помогне за намаляване на колосалното използване на вода от текстилния сектор.
Биотехнологичните предприятия могат също така да произвеждат горива и полезни химикали от селскостопански отпадъци или дори от отработените газове, отделяни от промишлени предприятия.
Ограничаване на несъответствията
Но случаите на използване са ограничени, тъй като дрождите, гъбите и бактериите, за разлика от синтетичните химикали, могат да се държат по неочакван начин, а това не е достатъчно добро за голяма част от съвременната индустрия, където постоянството е от ключово значение.
"Говорим за промишлени процеси, така че основното в играта винаги са разходите, ефективността и възпроизводимостта", казва О'Донохю. "Искаме едни и същи резултати всеки път, когато стартираме даден биопроцес. Това се случва, например, в производството на автомобили.
Биоиндустрия 4.0 има за цел да отстрани този недостатък чрез използването на цифрови технологии. Предизвикателство е да се обединят тези две технологии, но това е и огромна възможност биотехнологиите да вървят по-бързо - каза О'Донохю.
Някои от изследователските партньори, например, разработват сензори в реално време, които да бъдат монтирани в биореактори, където микробите се отглеждат в суспендирани разтвори. Сензорите могат да проследяват растежа на микробите и производството на съединения и да предупреждават изследователите, ако трябва да се намесят, например чрез добавяне на повече захар.
Наваксване
Биотехнологиите са голяма световна индустрия, чиято стойност през 2021 г. ще достигне 720 млрд. евро, но понастоящем Европа изостава от САЩ. Европейската комисия описва биотехнологиите като "една от най-обещаващите технологични области на този век" и е предприела стъпки за стимулирането им в Европа.
"САЩ са големият играч. Те заемат 60 % от тортата", каза О'Донохю. "Установихме няколко слабости в Европа по отношение на биотехнологиите. Имаме фрагментиран пейзаж, което прави доста трудно, ако разработвате биотехнологии, да знаете какво е налично и къде.
Въпреки това, каза О'Донохю, потенциалът е налице. "Европа е родното място на съвременните биотехнологии. Имаме много добра инфраструктура. Разполагаме с много опит.
Биоиндустрия 4.0 се основава на работата на PREP-IBISBA, друг проект, финансиран от ЕС, който продължи до края на 2023 г. и имаше за цел да улесни процеса на споделяне на изследователски съоръжения за промишлени биотехнологии.
Екипът на проекта създаде IBISBA - концепция за научноизследователска инфраструктура, която позволява достъп до авангардни съоръжения за изпитване например на точното съдържание на нови материали, произведени от микроби.
Чрез използването на IBISBA изследователите могат бързо да бъдат насочени към подходящия експертен опит или оборудване.
Изграждане на пазара
Концепцията вече е приложена в практиката, като подпомага млади европейски компании като Calidris Bio, белгийско стартиращо предприятие, което има за цел да произвежда висококачествени протеини, използвайки по-малко ресурси.
"Искаме да го предложим на пазара като съставка, която да замени рибното брашно и соята, които в момента не се отглеждат по устойчив начин", казва Ливе Хофлак, съосновател на Calidris Bio.
Но производството на протеина е само половината от битката. Новият продукт трябва да бъде тестван за безопасност, вкус и хранителна стойност.
С IBISBA намерихме място с подходящото оборудване, подходящия опит и също така подходящия начин на мислене, за да доведем нашия процес до следващата стъпка - каза Хофлак.
Европейската комисия заяви, че има за цел да стимулира биотехнологиите в борбата с изменението на климата и недостига на ресурси. Тя работи по създаването на Закон на ЕС за биотехнологиите и има за цел да насърчи създаването на регулаторни пясъчници за изпитване на нови подходи в контролирана среда за ограничен период от време под регулаторен надзор.
Тя ще работи също така за рационализиране на нормативната уредба и за създаване на биотехнологичен център на ЕС, който да помага на дружествата да се ориентират в регулаторната среда и да определят подкрепата за разширяване на техните предприятия.
"Трябва да помогнем на европейската наука да остане в надпреварата и да помогнем на нашите новатори да намерят подкрепа, особено по време на първите си стъпки", каза О'Донохю.
Изследванията в тази статия са финансирани от програма "Хоризонт" на ЕС. Мненията на интервюираните не отразяват непременно тези на Европейската комисия. Ако тази статия ви е харесала, моля, помислете дали да не я споделите в социалните мрежи.
