WUMed | Czy będziemy wytwarzać żywność „z powietrza”? Opracowano metodę syntezy skrobi z dwutlenku węgla
29 września 2021
Czy wiesz, że...

Chińscy naukowcy potrafią produkować skrobię bez udziału żywych komórek. Otwiera to wiele nowych możliwości – choćby uwolnienia terenów rolniczych dla dzikiej przyrody.

Na łamach prestiżowego tygodnika naukowego „Science” naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk donoszą o bezprecedensowym osiągnięciu. Udało im się opracować metodę syntezy skrobi z dwutlenku węgla bez udziału żywych organizmów.

Skrobia to węglowodan, który powszechnie występuje w organizmach roślin. Stanowi dla nich zapas energii (zwierzęta wykorzystują w tym celu glikogen). To właśnie bogate w skrobię rośliny – ziemniaki, ryżkukurydza, czy pszenica – stanowią podstawę diety w wielu krajach. Są też ważnym źródłem skrobi dla przemysłu spożywczego.

Po raz pierwszy udało się pominąć proces fotosyntezy i uzyskać skrobię z dwutlenku węgla poza żywą komórką. Opracowany przez chińskich badaczy proces może pozwolić na jej produkcję metodą przemysłową. Otwiera też pole do syntezy wielu innych cennych związków z dwutlenku węgla.

Fotosynteza jest mało wydajna, a rolnictwo to marnotrawienie zasobów planety

Fotosynteza w roślinach – czyli proces produkcji węglowodanów z dwutlenku węgla i wody pod wpływem światła słonecznego – nie jest procesem prostym. Powstanie skrobi wymaga ciągu aż 60 różnych, czasem bardzo złożonych reakcji biochemicznych, zachodzących w roślinnych komórkach.

Rośliny muszą zachować delikatną równowagę między pochłanianiem dwutlenku węgla, a utratą wody. Fotosynteza nie jest też procesem szczególnie wydajnym. Szacuje się, że wykorzystuje zaledwie 1 do 2 proc. słonecznej energii. Roślinom to wystarcza, ale ludzkość ma coraz większe potrzeby.

Nie wszystkie części roślin są dla nas jadalne, a w umiarkowanych szerokościach geograficznych jesienią i zimą fotosynteza ustaje. Uprawa roślin „marnuje” więc znacznie więcej energii. Uprawa roślin z energetycznego punktu widzenia to marnotrawstwo słońca i powierzchni planety.

Bioreaktory zamiast upraw kukurydzy czy ziemniaków

Chińskim badaczom z Instytutu Biotechnologii Przemysłowej w Tianjin, należącego do Chińskiej Akademii Nauk, udało się opracować proces syntezy skrobi z dwutlenku węgla w zaledwie 11 reakcjach. To znacznie mniejsza liczba niż w komórkach roślin.

Proces też jest znacznie bardziej wydajny. Zużywa 8,5 razy mniej energii niż produkcja skrobi zachodząca w kukurydzy. – Roczna produkcja skrobi w bioreaktorze o objętości metra sześciennego teoretycznie odpowiadać będzie ilości skrobi uzyskiwanej z uprawy kukurydzy na powierzchni jednej trzeciej hektara – mówi Cai Tao, główny autor pracy opublikowanej w „Science”.

Po drodze do pokonania było wiele przeszkód. Niektóre reakcje chemiczne wymagają odpowiedniej temperatury, inne kwasowości, jeszcze inne światła. Część ubocznych produktów reakcji chemicznej może uniemożliwiać lub utrudniać kolejne reakcje. Zaplanowanie całego ciągu reakcji, w którym powstawać będą złożone cząsteczki, bywa bardzo trudne. Ale opracowanie tak złożonego procesu otwiera drogę do syntezy innych cennych związków z dwutlenku węgla.

Do produkcji żywności nie będziemy potrzebować roślin

Najważniejsze jednak wydaje się to, że droga do przemysłowej produkcji skrobi z dwutlenku węgla została otwarta. Nie będziemy potrzebować do tego roślin.

– Jeśli uda się ograniczyć koszty takiego procesu do poziomu porównywalnego z kosztami upraw rolnych, oczekujemy, że może to zaoszczędzić do 90 proc. ziemi zajętej dziś pod uprawy oraz podobną ilość wody wykorzystywanej do podlewania upraw – mówi Ma Yanhe, inny autor opublikowanej pracy.

Trudno policzyć inne korzyści z tym związane. Znaczną część Ziemi mogłyby znów zająć łąki i lasy. Zniknęłoby ryzyko nieurodzaju wskutek suszy czy powodzi, czy związane z przerwaniem łańcuchów dostaw. Produkcja syntetycznej skrobi zmniejszyłaby też wykorzystanie chemii rolniczej.

Syntetyczna skrobia z dwutlenku węgla. A co z białkiem? Wyprodukują je bakterie.

Fińska firma Solar Foods buduje fabrykę, która również chce produkować żywność „z powietrza”, choć przy pomocy bakterii. Z wodoru, dwutlenku węgla i azotu mają syntetyzować białko. Firma zamierza je sprzedawać jako tzw. soleinę. Jak twierdzi, do wyprodukowania jej kilograma potrzeba będzie tylko 10 litrów wody. W przypadku kilograma soi jest to 2,5 tys. litrów, a wołowiny – aż 15 tys. litrów.

Niedawno naukowcy na łamach czasopisma „Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS) przekonywali, że białko produkowane przez bakterie rozwiązałoby inny problem. Na całym świecie wycinane są tropikalne lasy pod uprawę soi. Większość z niej nie trafia na nasze stoły, staje się składnikiem paszy dla zwierząt.

Gdyby wykorzystać dwutlenek węgla z powietrza i przetworzyć go na związki potrzebne bakteriom, te mogłyby stać się paszą dla zwierząt. Jak obliczali naukowcy w PNAS zapewniłoby to ludzkości tyle samo białka zwierzęcego, co przy obecnym systemie produkcji. Zajęłoby jednak tylko dziesiątą powierzchni potrzebnej dziś na uprawę soi.

Źródło: Science.
https://www.focus.pl/artykul/czy-bedziemy-wytwarzac-zywnosc-z-powietrza-opracowano-metode-syntezy-skrobi-z-dwutlenku-wegla


instytucje współpracujące
Centrum
Konferencyjno-Szkoleniowe
Fundacji
Nowe Horyzonty

Bobrowiecka 9, Warszawa
Narodowe Centrum
Profilaktyki Zdrowotnej

www.ncpz.eu
UPP partnerem WUMed
Unia
Polskich Predsiębiorców

uniapolskichprzedsiebiorcow.pl
Szpital Praski
p.w. Przemienienia Pańskiego
Sp. z o.o.

Aleja Solidarności 67, Warszawa
Szpital Wolski
im. dr Anny Gostyńskiej
Samodzielny Publiczny Zakład Opieki Zdrowotnej

ul. Kasprzaka 17, Warszawa
Instytut
"Pomnik - Centrum Zdrowia Dziecka"
w Warszawie
Szpital Solec
Spółka z o.o.

ul. Solec 93, Warszawa
Mazowiecki
Szpital Wojewódzki
Drewnica Sp. z o.o.

Rychlińskiego 1, Ząbki
Szpital św. Anny
w Piasecznie
Adama Mickiewicza 39,
05-500 Piaseczno
Narodowy Instytut Geriatrii, Reumatologii i Rehabilitacji
im. prof. dr hab. med. Eleonory Reicher

ul. Spartańska 1, Warszawa
Szpital Dziecięcy
im. prof. dr. med. Jana Bogdanowicza
Samodzielny Publiczny Zakład Opieki Zdrowotnej

ul. Niekłańska 4/24, Warszawa
Szpital Czerniakowski
Sp. z o. o.

ul. Stępińska 19/25, Warszawa
Mazowiecki Szpital Bródnowski
ul. Kondratowicza 8, Warszawa
Samodzielny Publiczny
Szpital Kliniczny
im. prof. Adama Grucy
CMKP

ul. Konarskiego 13, Otwock
Szpital Kolejowy
im. dr med. Włodzimierza Roeflera
w Pruszkowie
Szpital Specjalistyczny
im. Świętej Rodziny

Madalińskiego 25, 02-544 Warszawa
Mazowieckie Centrum
Neuropsychiatrii Sp. z o.o.

Zagórze k/Warszawy
05-462 Wiązowna
Samodzielny Zespół Publicznych
Zakładów Lecznictwa Otwartego Warszawa Bemowo-Włochy

ul. Gen. M. C. Coopera 5, Warszawa
Samodzielny Zespół Publicznych Zakładów Lecznictwa Otwartego 
Warszawa-Mokotów

 ul. A.J.Madalińskiego 13, Warszawa
Samodzielny Zespół Publicznych Zakładów Opieki Zdrowotnej
im. Dzieci Warszawy
w Dziekanowie Leśnym
Szpital Matki Bożej
Nieustającej Pomocy
w Wołominie
ul. Gdyńska 1/3
05-200 Wołomin
Centrum Medyczne
GRUPA ZDROWIE

Nowodworskie
Centrum Medyczne

ul. Miodowa 2
Nowy Dwór Mazowiecki
Wojewódzka Stacja
Pogotowia Ratunkowego
i  Transportu Sanitarnego
"MEDITRANS"
SPZOZ w Warszawie

ul. Hoża 56,
00-685 Warszawa
Centrum Intensywnej Terapii Olinek
ul. Bobrowiecka 9, Warszawa
Stołeczne Centrum
Opiekuńczo-Lecznicze
Sp. z o.o.

ul. Mehoffera 72/74, Warszawa
RADIOMEDICA
Centrum Diagnostyki Obrazowej

ul.Bobrowiecka 9, Warszawa
NESTOR
Bezpieczny Dom Opieki

ul.Bobrowiecka 9, Warszawa
Warszawskie Zakłady
Sprzętu Ortopedycznego S.A.

al. Bohaterów Września 9, Warszawa
Podkarpackie centrum
Usług Dydaktycznych

ul. Rymanowska 15a
35-083 Rzeszów
www.fantomy-szkoleniowe.pl

Kontakt

Warszawska Uczelnia Medyczna
im. Tadeusza Koźluka

ul. Bobrowiecka 9, 00-728 Warszawa

INFORMACJE O UCZELNI / REKRUTACJA:  
T: 22 559 21 05
T: 22 559 21 06
T: 22 559 22 35
E: rekrutacja@wumed.edu.pl
Copyright © 2020 - WUMED