Дать шанс белым биотехнологиям
Промышленные биотехнологии могут стать новой золотой жилой для России
Когда в 2000 году британская нефтяная компания British Petroleum запустила рекламную кампанию своего обновленного бренда и стала говорить о необходимости сокращения углеродного следа, призывая людей переходить на «низкоуглеродную диету», мало кто предполагал, что эти призывы не просто обретут популярность, но и дадут старт реальным научным изысканиям и разработкам в области биотехнологий, которые способны сыграть значимую роль в снижении углеродного следа. Как? Путем внедрения различных инновационных подходов, способных минимизировать выбросы парниковых газов и вовлечь углерод в устойчивые формы хранения.
Звучит по-прежнему как фантастика, но нет: на горизонте до 2040 года человечество должно точно увидеть массовую реализацию целого ряда проектов. Это производство биотоплива на основе древесных отходов, водорослей и отходов сельхозпроизводства. Применение в строительстве биоцемента на основе бактерий, способного связывать минеральные частицы и формировать прочные структуры с фиксацией углекислого газа путем его минерализации в карбонат кальция. Появятся карбоновые фермы, где научатся запирать углекислый газ в кроне генетически модифицированных деревьев с заранее заданными свойствами, повышающими их способность поглощать CO2. В сельском хозяйстве биотехнологии помогут создать сорта устойчивых растений со сниженной зависимостью от химических удобрений и пестицидов, а также предложить биологические методы обработки почвы без применения вредных химических веществ. В ЖКХ нормой станут схемы биосепарации органических отходов для производства биогаза, удобрений и для формирования замкнутых производственных циклов.
Каково место России в этом «просветленном» будущем, создаваемом не ради моды, а для сохранения природных ресурсов и экосистем, а вместе с ними и человека, его физической и продовольственной безопасности? Какие биотехнологические проекты она предложит миру? Что мешает прорывным идеям отечественной бионауки уже сейчас двигаться в сторону воплощения, реализации в промышленном масштабе? Об этом мы поговорили с кандидатом биологических наук (PhD in Biochemistry, Бельгия), независимым экспертом ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологий» РАН Максимом Захарцевым.
— Для реализации каких биотехнологий уже созрели условия — инфраструктурные, экономические, образовательные?
— За последние десятилетия биотехнологии настолько специализировались, что уже невозможно быть равноценным биотехнологом во всех областях, и развитие в них тоже неравномерное — разные заделы, научные подходы, темпы, масштабы и регуляторная ситуация. Принята укрупненная классификация биотехнологий: зеленые — растениеводческие, красные — биомедицинские, голубые — морские, белые — промышленные. Надо также разграничивать глобальный и российский контекст. Дам небольшой анализ ситуации в нашей стране и в направлении, которое касается лично моего поля деятельности — промышленных, или белых, биотехнологий.
В действительности существует устойчивый запрос на развитие биотехнологий, обусловленный как общим отношением общества к природопользованию, так и очевидными экономическими выгодами, которые дает биотехнология в производстве тех или иных продуктов. Чтобы достичь этих целей, нужны технологические решения, обладающие экономической эффективностью.
И вот здесь кроется основная сложность, потому что научные решения на уровне лабораторных прототипов существуют, но их трансфер в промышленную технологию, то есть масштабирование до крупнотоннажного производства, — это более трудоемкая задача, решать которую иногда приходится десятилетиями. Потому что на начальных этапах результат неочевиден, может уйти много времени и средств на поиск масштабируемых решений, которые дали бы синергетический эффект и ожидаемый экономический выхлоп. И вот здесь нужна определенность, связанная с убежденностью, решимостью или мотивацией тех, кто развивает промышленную технологию. Но с этим в стране есть сложность. Дело в том, что крупные индустриальные компании зачастую не могут сформировать для себя долгосрочную стратегию, которая существовала бы как мотивация, а лучше как миссия: мы вкладываемся в биотехнологию, потому что чувствуем свою ответственность, движемся к целям, поставленным ООН, или что-то в этом роде. По сути, на входе в предстоящую работу, которая потребует много времени и ресурсов, нужен «прыжок веры», потому что деньги придут когда-нибудь потом, а сначала нужны большие усилия — сформировать команду, обеспечить ресурсы, создать экспериментальные прототипы, написать и верифицировать математические модели, генные модификации и так далее. Поэтому промышленная биотехнология в сегменте крупнотоннажного производства у нас развивается крайне медленно и сложно.
— А заинтересованность государства в стимулировании биотехнологий? А новые возможности для бизнеса — разве вложения себя не окупят?
— Конечно, государство пытается стимулировать как научные разработки в биотехнологиях, так и бизнес, но правила экономики жестче. После распада Советского Союза внутренний рынок существенно сократился — было 293 миллиона человек в пятнадцати республиках, стало 145 в России. Но для крупнотоннажного производства нужен емкий, активный внутренний рынок, сопоставимый с китайским или европейским. Наш внутренний рынок не является самодостаточным драйвером для масштабных биопроизводств, что вынуждает ориентироваться на экспорт, где включается геополитический фактор. Дополнительным барьером служит то обстоятельство, что Китай в большинстве случаев уже освоил ряд биотехнологий, создал производственные мощности с резервом, выстроил цепочки поставок, получил государственную поддержку и урегулировал таможенную политику. Конкурировать нашему бизнесу с Китаем затруднительно. Поэтому я и говорю о том, что нужна убежденность на уровне миссионерства, чтобы развивать отечественные биотехнологии, несмотря ни на что.
Бактериальный корм из газа
— Какие белые биотехнологии развивают в России?
— У нас исторически сложились биопроизводства, основанные на сахаросодержащих субстратах, это свекла, картофель, кукуруза, пшеница. В меньшей степени — на целлюлозосодержащих субстратах, таких как древесные опилки, солома. Из выделяемого крахмала получают глюкозно-фруктозные смеси, служащие субстратом для культивирования микроорганизмов с целью производства разнообразных целевых продуктов. В России сектор промышленной биотехнологии сейчас активно развивается, в том числе в рамках импортозамещения пищевых и кормовых добавок. К примеру, на основе сахаросодержащего сырья в РФ работают такие компании, как «Росспиртпром» (выпускает технический этиловый спирт), «АминоСиб» (производит L-лизин), Завод премиксов № 1 (лизин-хлорид), «Органические кислоты» (лимонная кислота), «БиоТехСоюз» (ферментные препараты), «РусКамедь» (ксантановая камедь), ГК «Эфко» (сладкие белки и биосинтезированные жиры), «Волжский оргсинтез» (кормовые дрожжи) и другие.
Вместе с тем в России существуют и опережающие разработки в области промышленных биотехнологий, основанные на культивировании микроорганизмов на одноуглеродных (С1) субстратах: метан, сингаз, метанол и другие. Наиболее распространенным продуктом такого процесса является кормовой микробный белок, еще его называют гаприн (сокращение от «газ плюс протеин»), полученный путем культивирования метанотрофных бактерий на природном газе. В результате получается высококонцентрированная белковая кормовая добавка, представляющая собой субститут рыбной муки и подходящая для применения в промышленном животноводстве и аквакультуре.