Протеины синтезировали из углекислого газа и электричества

в 15:18, , рубрики: Биотехнологии, будущее здесь, возобновляемая энергетика, синтез еды, технологии будущего, химия, экология, Энергия и элементы питания, метки:

Перевод новости «Protein produced with electricity and carbon dioxide», опубликованной на сайте NanoWerk.

Пробная партия одноклеточного протеина была произведена из углекислого газа при помощи электричества в рамках совместного исследования Лаппеэнрантского технологического университета и исследовательского центра VTT в Финляндии. Произведенный таким образом белок может быть дополнительно обработан и использован в качестве еды или корма для животных. Этот метод снимает ограничения окружающей среды на производство еды. Протеин может быть синтезирован где угодно, где есть возобновляемый источник электроэнергии, например, солнечной. (Комментарий переводчика: для самого процесса нет никакой разницы откуда берется электроэнергия, однако стоит учесть, что при использовании ископаемого топлива мы произведем очень большое колчичество париниковых газов. По приблизительным оценкам для производства еды на 7.5 млрд человек ежегодно потребуется в 2 раза больше энергии, чем выработали все электростанции в мире в 2008 году.)

Произведенный белок в ложке


«На практике, все исходные вещества доступны из воздуха. В будущем эта технология может быть перевезена, например, в пустыни или другие области, которым угрожает голод. Один из возможных сценариев применения это домашний биореактор, бытовой прибор, который потребитель может использовать, чтобы производить необходимый белок.» – объясняет главный исследователь из VTT Юха-Пекка Питкянен.

Произведённый белок

Исследователи изучают возможность белка выступать не только в качестве еды, но и в качестве корма для животных. Белок, созданный при помощи электричества, может служить заменой фуражу, освобождая землю для других целей, например, для выращивания леса. Таким образом еда может производиться там, где она необходима.

«В сравнении с традиционным сельским хозяйством, метод производства, который мы разрабатываем, не требует места со специальными условиями для ведения сельского хозяйства, такими, как например, температура, влажность или определенный тип почвы. Это позволяет нам использовать совершенно автоматизированный процесс для того, чтобы производить необходимый корм для животных в мини-фабрике, расположенной в грузовом контейнере на ферме. Для этого метода не требуется обработка пестицидами. В закрытом процессе используется только необходимое количество веществ, подобных удобрениям. Таким образом можно избежать ущерба для окружающей среды такого, как загрязнение сточными водами или выброса парниковых газов.» – говорит профессор Еро Ахола из технологического университета Лаппеэнранты.

Десятикратная энергоэффективность

По оценкам исследователей, процесс создания еды из электричества может быть почти в 10 раз более энергоэффективен чем обычный фотосинтез, который используется при разведении сои и других продуктов. Для того, чтобы продукт был конкурентоспособным, процесс производства должен быть более эффективным.

На текущий момент производство одного грамма белка занимает две недели, используя лабораторную установку размером с кофейную чашку.

На следующем этапе исследователи планируют запустить пилотный проект. На этапе пилотного проекта материал буду производить в количествах достаточных для разработки и тестирования кормов и пищевых продуктов. Таким образом так же будет достигнута коммерциализация.

«На текущий момент мы фокусируемся на развитии технологии: концепты реактора, технология, улучшение эффективности и управлении процессом. Управление процессом включает в себя настройку и моделирование возобновляемой энергии для того, чтобы позволить микробам расти максимально быстро. Идея состоит в том, чтобы превратить этот концепт в массовый продукт, уменьшив цену по мере того, как технология станет все более повсеместной. Сроки коммерциализации зависят от экономики» – утверждает Ахола.

50 процентов белка

«В долгосрочной перспективе белок созданный при помощи электричества планируется использовать в приготовлении пищи без дополнительной обработки. Смесь очень питательна и состоит из более чем 50 процентов белков и 25 процентов углеводов. Остальное — жиры и нуклеиновые кислоты. Состав конечного продукта можно модифицировать, изменив организмы, участвующие в процессе» – объясняет Питкянен.

Это исследование — часть обширного исследовательского проекта Neo-Carbon Energy, проводимого совместно Лаппеэнрантским технологическим университетом и VTT. Целью проекта является развитие полностью возобновляемой и не производящей выбросов энергетической системы. Исследование по производству еды из электричества спонсируется академией Финляндии и рассчитано на четыре года.

Добавлено 21.07.17
Ответы на вопросы от Еро Ахола:

1) Зачем в процессе бактерии?
Бактерии потребляют водород и кислород, полученные в результате электролиза, окисляя водород до воды. Полученная энергия используется бактериями для жизнедеятельности. В частности, бактерии потребляют воду и углекислый газ из атмосферы, синтезируя сложные органические соединения. На иллюстрации ниже процесс представлено движение веществ и энергии в данном процессе.
Схема установки
Схема установки. Источник: https://www.researchgate.net/project/MOPED-Microbial-Oil-and-Proteins-from-Air-by-Electricity-Driven-Microbes Отдельная благодарность Константину Малютину за работу по поиску данной иллюстрации.

2) Какие бактерии использовались в прототипе установки?
Были протестированны несколько видов бактерий. Одним из них был Rhodococcus opacus. Эти бактерии относятся к хемолитотрофам, способным извлекать энергию для жизни из химических реакций окисления металлов или водорода. Такие бактерии часто встречаются, например, под землей, где живут за счет окисления продуктов распада органических соединений.

3) Каков планируемый размер пилотной установки?
На втором этапе планируется собрать реактор мощностью около 5 кВт, способный производить до 5 кг продукта в сутки. Ожидается, что установка займет объем до 10 кубометров. Основной объем занимает реактор электролиза.

4) На сколько это рентабельно?
Если рассчитывать на массовое производство реакторов, то основное статьей расходов станет электроэнергия. По предварительным оценкам производительности и исходя из цены в 10 центов за кВтч электроэнергии 1 кг смеси обойдется в 2.4 евро. Конечно, к этой цене следует добавить расходы на саму установку и обработку смеси до сосотояния готового продукта. Но в целом это выглядит рентабельно.

5) Необходимо ли использоавание ГМО?
Нет, все бактерии используемые в процессе добыты из естественных сред обитания.

Автор: Kreastr

Источник

Поделиться