راه‌های جدید؛

فناوری‌ها در خدمت تامین غذای جمعیت دنیا قرار می‌گیرند

فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند.

کد خبر: ۸۵۲۷۸۶

شنبه - ۱۷ خرداد ۱۳۹۹ / June 06, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، پروتئین‌ها بخش ضروری تغذیه انسان را تشکیل می‌دهند. رایج‌ترین منابع پروتئین گوشت‌ها، شیر و تخم مرغ و حتی گیاهان هستند. تولید، به ویژه از طریق دامپروری، منابع عظیمی از پول و مکان مورد نیاز را طلب کرده و مشکلات جدی زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه توبینگن به سرپرستی بیوتکنولوژیست محیط زیست، پروفسور لارس آنگننت، اکنون یک تحقیق نظری درمورد چگونگی تامین پروتئین جمعیت رو به رشد جهان، بدون نیاز به کشاورزی انجام داده‌اند.

این گروه با استفاده از رویکردی که در آن پروتئین‌ها مستقیما با ترکیبات اساسی از جمله دی‌اکسیدکربن و آمونیاک توسط زیست فناوری تولید می‌شوند، در مورد مباحث نظری روش‌های موجود تولید پروئین صنعتی و تخمین برای رسیدن به این هدف بحث می‌کنند.

این گروه به این نتیجه رسیده ‌است که ترکیبی از الکتروشیمی و سیستم زیست فناوری ممکن است بتواند مقادیر قابل توجهی پروتئین برای مصارف انسانی با مصرف انرژی نسبتا کم تامین کند.

لارس آنگننت گفت: «ما اکنون برای تولید موادغذایی دچار بحران پیچیده‌ای هستیم. دامداری برای تولید پروتئین‌های حیوانی به زمین‌های زیاد، سوخت‌های فسیلی، فسفر و آب نیاز دارد. همچنین میزان زیادی از انتشارات مضر برای جو را نیز تولید می‌کند.»

تولید پروتئین‌های حیوانی برای بسیاری از مردم بخصوص در کشور‌های فقیر گران و غیرقابل دسترس است. بنابراین، هدف گروه این است که تولید پروتئین را ارزان کرده و بتواند آن‌ها بدو‌ن نیاز به سوخت‌های فسیلی وارد اقتصاد بازیافتی پایدار کنند.

پروتئین‌ها عمدتا از عناصر شیمیایی کربن، اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن تشکیل شده‌اند. با این حال، بدن انسان قادر نیست تمام پروتئین‌ها را از ترکیبات ساده‌تر بسازد؛ بنابراین باید آن‌ها را از طریق غذا به بدن برسانیم. دنیای سنتز‌های شیمیایی بسیار پیچیده است. اما میکروب‌های تک سلولی وجود دارند که بطور طبیعی میزان زیادی از پروتئین‌هایی را تولید می‌کنند که برای انسان‌ها به ویژه مخمر‌ها و قارچ‌ها مفید است.

آنگننت خاطرنشان کرد که خودش و همکارانش فرآیند‌های الکتروشیمیایی و بیولوژیکی را به روش‌های مختلف وارد فرآیند‌های تولید پروتئین کرده‌اند. این گروه تمرکز خود را روی فرآیند‌هایی گذاشته که نیازی به انرژی سبک‌تر یا میکروب‌های اصلاح شده ژنتیکی نداشته باشد.

برای مثال انرژی حاصل از برق می‌تواند به صورت الکتروشیمایی برای تبدیل آب به هیدروژن و اکسیژن مورد استفاده قرار گیرد. سپس باکتری‌های خاصی می‌توانند هیدروژن را به آب اکسید کرده و از انرژی آزاد شده برای تبدیل کربن‌دی‌اکسید و آمونیاک به دیگر مواد آلی که عناصر سازنده پروتئین‌ها هستند، استفاده کنند. بعضی از سازندگان پروتئین‌ها مانند مخمر و بعضی از قارچ‌ها، می‌توانند مستقیما توسط انسان‌ها مصرف شوند.

در دهه ۱۹۶۰، محققان درباره چگونگی تولید پروتئین‌ها به شکل دی اکسید کربن و آمونیاک از مدفوع انسانی فکر کردند. آنگننت می‌گوید: «آنجا، ایده این بود که یک حلقه بازیافت اقتصادی در مقیاس کوچک ایجاد شود. ما ایده‌ها و رویکرد‌ها را برای توسعه سریع عملی آزمایش کرده و پتانسیل بالایی در آن‌ها مشاهده کردیم. براساس این مطالعه، فقط ۲.۵ درصد همه انرژی تولید شده برای تامین غذای مردم دنیا با پروتئین‌های تولید شده از روش ما مورد نیاز است.»

اولین تجربه صنعتی با تولید پروتئین از مواد و انرژی ساده از تولید جایگزین‌های گوشتی شروع شد. با این حال، چنین روش‌هایی نیازمند یک بازنگری اساسی در فرآیند‌های تولیدی هستند. دانشمندان می‌گویند برای رسیدن به اقتصاد بازیافتی پایدار، بشریت برای تولید انرژی‌های تجدید پذیر و زیرساخت‌های جذب و ذخیره کربن‌دی‌اکسید (گازی که بیشتری به عنوان یک محصول مضر شناخته می‌شود) به فرصت‌های بیشتری نیاز دارد. مهمتر از همه، کشاورزان باید از نظر اقتصادی تقویت شوند تا بر تولید پایدار گندم، سبزیجات، میوه ها، آجیل و دیگر محصولات جایگزین پروتئین، تمرکز کنند.