Еда из воздуха: как ученые создают жиры, белки и углеводы без животных и растений
Миру угрожает глобальный продовольственный кризис, предупреждают эксперты Всемирного банка и ООН. Изменение климата снижает продуктивность почв, а традиционные методы сельского хозяйства требуют огромных ресурсов: только на полив растений уходит 70% доступной пресной воды. Чтобы предотвратить катастрофу, ученые ищут новые способы производства основных компонентов пищи, в том числе разрабатывают технологии синтеза жиров, белков и углеводов буквально из воздуха. Forbes рассказывает, как развивается эта индустрия и спасет ли она человечество от голода.
Масштабное климатическое явление Эль-Ниньо в 2026 и 2027 году угрожает сельскому хозяйству засухой и потерей урожая, а военные конфликты уже нарушают привычные торговые маршруты. Все это вызывает у экспертов опасения за продовольственную безопасность человечества и, как минимум, сулит подорожание продуктов. Согласно прогнозам Всемирного банка, число голодающих людей к 2028 году превысит 1 млрд человек к 2028 году, затяжные военные конфликты и климатические шоки могут приблизить этот рубеж. Скорее всего, острая ситуация ожидает беднейшие государства мира, более благополучные страны волнует подорожание продуктов. Октябрьский отчет Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) зафиксировал, что мировые цены на продовольствие резко выросли, достигнув максимального уровня с ноября 2022 года.
С одной стороны катаклизмы угрожают агроиндустрии, с другой — производство еды наносит ущерб планете. На долю земледелия приходится около четверти мировых выбросов парниковых газов. Кроме того, сельское хозяйство забирает более 70% доступной пресной воды и является ее главным загрязнителем, а также уничтожает плодородную почву в 10–100 раз быстрее, чем она успевает образовываться в природе. Но это глобальные, неосязаемые на уровне повседневности цифры. Однако достаточно представить, что вблизи от вашего дома построили свинокомплекс или вырубили лес ради выращивания подсолнечника, как сразу становится ясно, насколько привычная еда связана с серьезными экологическими издержками — и почему ученые ищут принципиально новые способы ее производства.
Инновационные проекты в пищевой индустрии решают сразу две задачи: обеспечить бесперебойные поставки продукции и снизить влияние сельского хозяйства на окружающую среду. И прогресс в этой сфере уже есть. За последние 10-15 лет стартапы в области фудтеха научились без коров и полей, независимо от превратностей погоды производить базовые компоненты человеческого рациона: жиры, белки и углеводы. Результаты работы таких компаний часто называют «едой из воздуха», хотя точнее говорить о пище из воды, электричества, углерода и азота. В настоящее время это уже не отдельные лабораторные эксперименты, а индустрия. По оценке Fairfield Market Research, мировой рынок подобных продуктов в 2026 году составил $4,61 млрд, а к 2033-му может вырасти до $10,52 млрд.
Forbes разобрался, как устроены эти технологии и помогут ли они человечеству.
Белок из газов и бактерий
Идея автономной системы производства пищи появилась в ходе подготовки космических полетов. В 1960-е годы NASA искало способ кормить экипажи во время длительных миссий. Инженеры разработали концепцию замкнутого цикла: с помощью электролиза воды получали кислород для дыхания астронавтов, а выдыхаемый ими углекислый газ, водород и мочевина из отходов жизнедеятельности направлялись в биореактор. Специальные бактерии перерабатывали эти вещества в съедобную биомассу. Экспериментальный аппарат успешно проработал в земной лаборатории 272 дня, подтвердив жизнеспособность идеи, — но в космос так и не был отправлен.
В 2014 эту концепцию решили развить ученые Технологического университета Лаппеэнранты и Технического исследовательского центра Финляндии. Специалист по возобновляемой энергетике Паси Вайникка и инженер-биотехнолог Юха-Пекка Питкянен собрали 200-литровый аппарат в гараже под Хельсинки, чтобы проверить свои догадки. Бактерии поместили в биореактор с питательным раствором. В него непрерывно подавали пузырьки водорода и CO2, а также добавляли азот и минералы. Организмы получали энергию из водорода, а углерод для построения клеток — из углекислого газа и начинали размножаться. Все прибывающую жидкость постоянно сливали из реактора, нагревали и сушили. В результате получился порошок, примерно на две трети состоявший из белка. После успешных тестов ученые отправились на поиски новых штаммов микробов, пригодных для их процесса. Нужные водородокисляющие бактерии — почвенные и водные микробы, которые получают энергию, окисляя водород (а не глюкозу, как люди), нашлись в Балтийском море. Вайникка и Питкянен основали компанию Solar Food, полученный искусственный белок — Solein и в 2017 году начали искать инвесторов.
Ученым было чем заинтересовать инвесторов. Для производство искусственного белка требуется в 100 раз меньше воды и в 20 раз меньше земли, чем для получения аналогичного объема растительного белка. Кроме того, процесс не зависит от погоды, климатических шоков и не требует использования пестицидов.
В апреле 2024 года Solar Foods открыла под Хельсинки первый демонстрационный завод Factory 01 стоимостью €42 млн. Его мощность составляет 160 тонн Solein в год. По расчетам самой компании, биореактор Factory 01 ежедневно производит столько же белка, сколько стадо из 300 коров. В Лаппеэнранте планируется построить Factory 02 мощностью 6400 тонн в год. Если использовать ту же методику сравнения, это соответствует примерно 12 000 коров. Проект находится в финальной стадии проектирования, а государственное агентство Business Finland уже одобрило финансирование на сумму €77,8 млн.