Микробные фермы на солнечных батареях, как альтернативный источник белка

Ученые обнаружили, что микробы могут производить в 10 раз больше пищи, чем растения.

Идея исследователей состоит в том, чтобы использовать электричество от солнечных батарей и углекислый газ из воздуха для создания топлива для микробов. Затем микробы выращивают в чанах биореактора и перерабатывают в сухие протеиновые порошки. Этот процесс очень эффективен с точки зрения использования земли, воды и удобрений. Его можно использовать где угодно, независимо от почвы и погодных условий. 

Хотя технология, позволяющая это осуществить, уже доступна, ведутся споры о том, как она будет сравниваться с традиционным сельским хозяйством с точки зрения урожайности и использования земли. Таким образом, группа немецких исследователей во главе с Дорианом Леже из Института Макса Планка провела на данный момент наиболее подробный анализ, который был опубликован в журнале PNAS. Их анализ, основанный на эмпирических данных, показывает, что этот подход жизнеспособен. 

«Это может оказать очень благоприятное воздействие на окружающую среду. Если у вас есть 10 квадратных километров соевых полей в Амазонке, гипотетически вы могли бы сделать этот 1 квадратный километр из солнечных панелей и восстановить лес на остальных девяти», – сказал Леже New Scientist.

Проблема еды

Продовольственная безопасность – критический вопрос для человечества. Ожидается, что совокупный эффект роста населения и увеличения потребления продуктов животного происхождения вызовет резкий рост спроса на продукты питания, что, как ожидается, сделает кормление мира более затруднительным. 

Решение проблемы продовольственной безопасности требует изменений в масштабах всего общества и инноваций в продовольственной системе, выходящих за рамки обычного сельского хозяйства. По мнению исследователей, производство продуктов, богатых питательными веществами, полученных из микробной биомассы, может решить эту проблему без увеличения давления на окружающую среду, поскольку они используют воду и азот более эффективно, чем растения.

«Мы считаем, что микробные продукты очень многообещающие и будут одним из основных факторов, способствующих разрешению потенциального продовольственного кризиса», – сказал Леже The Guardian. 

Компании уже производят микробную биомассу, полученную из водорослей, грибов или бактерий, в промышленных масштабах, предназначенную для потребления животными или людьми. Сырье, используемое для выращивания микробов, обычно представляет собой глюкозу сельскохозяйственного происхождения или метан и метанол, полученные из ископаемых. Тем не менее, может быть более устойчивый вариант с солнечной энергией. 

В ходе исследования ученые рассчитали эффективность микробной биомассы, включая улавливание CO2 из воздуха и переработку микробов в пищу, которую люди могут есть. Они обнаружили, что микробная система использует только 1% воды, необходимой для посева, и небольшую часть удобрений (большая часть которых тратится впустую при использовании на полях).

«Это является убедительной альтернативой для устойчивого снабжения питательными веществами, которые могут конкурировать и превосходить современное сельское хозяйство во многих аспектах», – пишут исследователи. «Это может помочь закрыть приближающийся “белковый дефицит”, одновременно ограничивая дальнейшее расширение сельскохозяйственных угодий, тем самым сохраняя биоразнообразие и потенциал поглощения углерода лесами и пастбищами».

По их оценкам, солнечно-микробный процесс может производить 15 тонн белка с каждого гектара в год, чего достаточно, чтобы прокормить 520 человек. Для сравнения, с гектара соевых бобов можно получить 1,1 тонны белка, чтобы накормить 40 человек. В нынешних экономических условиях такой микробный белок будет стоить примерно столько же, сколько стоит белок, потребляемый людьми сейчас, но он дороже, чем современные корма для животных.