Изменение белка на горизонте: решения для продовольственных систем будущего

Альтернативные сельскохозяйственные системы для питания растущего населения мира в настоящее время привлекают большое внимание. Как сельское хозяйство в контролируемых условиях может сделать доступными альтернативные источники белка? Какой вклад должны внести исследования для продвижения этих изменений? Эти вопросы находятся в центре внимания «Inhouse Farming — Feed & Food Show», которая пройдет с 12 по 15 ноября в Ганновере параллельно с EuroTier, ведущей в мире выставкой по животноводству и управлению скотом.

Технологические разработки, представленные на выставке «Inhouse Farming — Feed & Food Show» и EuroTier, влияют на всю цепочку создания стоимости. Все чаще они применяются для оптимизации производства альтернативных белков для кормовой и пищевой промышленности.

«Наша продовольственная система нуждается в разнообразии, и альтернативные белки играют в этом ключевую роль», — говорит профессор Нильс Борхард, руководитель отдела исследований и разработок DLG. Отрасль все еще находится в зачаточном состоянии, но: «Европа и Германия технологически и профессионально хорошо подготовлены к разработке и производству высококачественных продуктов из альтернативных источников белка, сохраняя при этом региональные различия в европейских продовольственных системах», — говорит Борхард, который возглавляет Комитет DLG по новым кормам и продуктам питания.

Источники белка для будущего

От фундаментальных исследований до переноса технологий на практику и масштабирования производства, большое количество инновационных стартапов, устоявшихся компаний из пищевой промышленности, поставщиков и известных научно-исследовательских институтов создают высокопроизводительную экосистему для разработки альтернатив продуктам животноводства на основе растений, культивируемых и ферментируемых продуктов. Профессор Мариус Хенкель является одним из экспертов в этой области. Он занимает одну из первых должностей профессора в области клеточного сельского хозяйства в Германии и с 2022 года создает исследовательский центр по культивированию клеток и точной ферментации в Мюнхенском техническом университете. Помимо культивируемого мяса, Хенкель и его команда работают над процессами, имитирующими яйца и молоко.

«В настоящее время эта тема находится в центре внимания, и в этом секторе создается множество компаний», — говорит Хенкель.

Одной из основных областей его внимания является тонкая настройка процессов, происходящих в биореакторах. Это связано с тем, что, в отличие от традиционной ферментации, этого можно достичь только с помощью генетически модифицированных микроорганизмов. В этом процессе ген, кодирующий целевой белок, берется из организма-донора, например, коровы, и вводится в ДНК одноклеточных организмов, например, бактерий или дрожжей. Организм размножается, и в ферментационном резервуаре индуцируется производство целевого белка. Затем его разделяют, очищают и сушат. Полученный таким образом порошок можно использовать в качестве ингредиента в сыре или йогурте. Подобно культивируемому мясу, культура растительных клеток позволит выращивать в биореакторах полноценные, аутентичные клетки, которые ни в чем не уступают оригиналу.

Место встречи инвесторов и стартапов

Если судить по эффективности научной локации, многие возможности в Германии в настоящее время остаются неиспользованными.

«Венчурный капитал играет центральную роль в росте инновационных компаний, производящих растительные, культивированные и ферментированные продукты», — говорит Карлотта Лукас, руководитель отдела промышленности в GFI Europe.

Однако она отметила, что для того, чтобы сектор внес решающий вклад в продовольственную безопасность, необходимы также новые подходы к финансированию и более тесное сотрудничество с устоявшимися игроками в пищевой промышленности.

«Inhouse Farming — Feed & Food Show» обращается к самым важным игрокам и хочет собрать их вместе, чтобы обсудить «где мы сейчас находимся и где необходимо действовать», — говорит эксперт DLG Борхард.

Завтрак инвесторов, который состоится в четверг, 14 ноября в 9:30 утра в рамках DLG Expert Stage в зале 24, является идеальным местом для инвесторов и основателей, чтобы изучить возможные варианты сотрудничества. Ожидается, что переговоры будут сосредоточены на технологиях, связанных с вертикальным земледелием и разведением насекомых, которые будут играть все более важную роль в продовольственных системах будущего. Фермерам приходится справляться не только с последствиями изменения климата, включая более экстремальные погодные условия, — пахотные земли также являются ограниченным ресурсом.

Выращивание 2.0 в закрытых системах

В этом контексте выставка «Inhouse Farming — Feed & Food Show» и большая часть экспонентов в Ганновере сосредоточатся на передовых методах контролируемого сельского хозяйства (CEA). Одним из них является вертикальное земледелие — метод выращивания, экономящий пространство.

«Оно позволяет производить продукты питания и другое сырье независимо от погодных условий и сохраняет природные ресурсы, такие как вода и почва», — говорит эксперт DLG Борхард, суммируя преимущества технологии CEA.

Несмотря на свои преимущества, этот тип внутренних систем по-прежнему сталкивается с рядом препятствий. Высокие инвестиционные затраты и высокое потребление энергии считаются самыми большими препятствиями, поскольку вертикальное земледелие предъявляет особые требования к климату и освещению в помещении, чтобы обеспечить оптимальные условия для роста растений, грибов и животных организмов. Борхард:

«Однако здесь возникают захватывающие возможности, когда возобновляемая энергия удовлетворяет спрос, тем самым минимизируя экологический след. В Дании, например, такие системы работают с использованием энергии ветряных турбин».

Одним из побочных эффектов вертикального земледелия является то, что: оно позволяет производить продукты питания непосредственно там, где это необходимо, и в городских условиях. Поэтому многие эксперты видят наибольшие возможности для вертикального земледелия в мегаполисах, где традиционное сельское хозяйство страдает от нехватки земли.

Разнообразие растений для вертикального земледелия

До сих пор вертикальное земледелие в помещении в основном использовалось для выращивания салата и трав, известных как микрозелень. Теперь ассортимент будет расширен. Многочисленные мероприятия направлены на точный контроль условий окружающей среды для повышения урожайности и, в частности, качества растений, при минимизации потребления энергии. Проект «inBerry», запущенный в августе Институтом Фраунгофера по охране окружающей среды, безопасности и энергетическим технологиям (UMSICHT), фокусируется на круглогодичном методе производства для специальных культур, таких как клубника, малина и черника. Это «выведено на более высокий уровень благодаря использованию оптических сенсорных технологий для определения качества», объясняет дипломированный инженер Фолькмар Койтер, руководитель отдела охраны окружающей среды и использования ресурсов.

Проект рассчитан на несколько лет и, помимо выращивания клубники на основе данных, включает разработку новых систем выращивания других фруктов. Пример показывает: Достижения в области сенсорных технологий в сочетании с использованием искусственного интеллекта позволяют проводить точный анализ и корректировку условий для обеспечения благополучия растений.

Рециркуляционная система аквакультуры

Рыбоводство стало одним из столпов мирового продовольственного снабжения. Между тем, половина всей потребляемой рыбы поступает из аквакультуры. Что нужно рыбе и рыбоводам? На выставке «Внутреннее фермерство — корма и продукты питания» тематический день аквакультуры 13 ноября посвящен ответу на этот вопрос. Системы внутреннего рыбоводства, в частности, системы замкнутого водоснабжения (УЗВ), считаются более экологически чистыми, чем традиционные сетчатые загоны, поскольку они оказывают меньшее воздействие на естественные воды.

«Эта современная форма рыбоводства позволяет производить высококачественную пищу в закрытых системах, независимо от их местоположения», — говорит Борчард.

Одним из преимуществ является отсутствие потерь корма. Автоматизированная система кормления поставляет рыбам только то количество, которое они могут потребить. Экскременты животных отфильтровываются из циркулирующей воды в многоступенчатых системах фильтрации. После этого есть возможность скармливать эти остатки в биогазовую установку. Технология процесса «Seawater Cube», представленного в Ганновере, основана на этой технологии рециркуляции и позволяет сочетать ее с процессом ферментации биогаза. Принцип: сточные воды из Cube, водянистая жижа, сбрасываются в жидкий навоз, который затем подается в биогазовую установку. Таким образом, органические вещества рыбы преобразуются в возобновляемый источник энергии.

Выращивание морской рыбы прямо на ферме: в Зенденхорсте, примерно в 20 километрах к юго-востоку от Мюнстера в Германии, Луиза и Карл Нихьюс привержены этой идее и в прошлом году начали разводить дикого морского окуня.

«Наша цель — производить экологически чистую и здоровую пищу как можно ближе к потребителю», — говорит Карл Нихьюс.

Около 12 000 морских окуней сейчас плавают в пяти контейнерах его установки Seawater Cube. Система полностью автоматизирована благодаря платформе мониторинга состояния и занимает мало места, что делает ее идеальной для ферм, которые хотят расширить свою деятельность с управляемым использованием ресурсов. Для профессора Нильса Борхарда этот пример иллюстрирует, что изменение белка должно идти рука об руку с развитием регенеративного сельского хозяйства, потому что:

«Альтернативные белки — это не замена, а скорее расширение ассортимента продукции. Сельское хозяйство играет новую, важную роль в качестве поставщика необходимого сырья».

Предоставлено DLG