میکروب‌ها و قارچ‌ها مدت‌هاست که کمک‌کنندگان طبیعت در تولید مواد غذایی، نوشیدنی و داروی خوب بوده‌اند، اما فناوری‌های دیجیتال جدید می‌توانند پتانسیل بسیار بیشتری را برای بخش بیوتکنولوژی اروپا باز کنند.
آبجو ممکن است پاسخی برای همه مشکلات زندگی نباشد، اما علم پشت آن می تواند به کربن زدایی فرآیندهای صنعتی و پاکسازی محیط کمک کند.
بیوتکنولوژی که از موجودات زنده برای ایجاد محصولات یا فرآیندهای مختلف استفاده می کند، همچنان در تولید غذا و نوشیدنی امروزی اهمیت دارد. اما همچنین به طور فزاینده ای برای طیف گسترده ای از محصولات صنعتی از جمله داروها استفاده می شود، جایی که اصول باستانی را با فناوری پیشرفته ترکیب می کند.
خرد باستانی، فرآیندهای مدرن
Michael O’Donoghue، کارشناس آنزیم های میکروبی و بیوتکنولوژی صنعتی در موسسه ملی تحقیقات کشاورزی، غذا و محیط زیست فرانسه گفت: ما هزاران سال است که از بیوتکنولوژی برای تولید پنیر، آبجو و شراب استفاده می کنیم. (INRAE). ).
اکنون O’Donoghue، که یک پروژه با بودجه اتحادیه اروپا را رهبری می کند صنعت زیستی 4.0به همراه تیمی از متخصصان بیوتکنولوژی از 10 کشور اروپایی، در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه می توان از اصول بیوتکنولوژی یکسان برای تولید مواد شیمیایی یا پاکسازی زباله های صنعتی با تأثیر بسیار کمتر بر محیط زیست نسبت به روش های سنتی استفاده کرد.
O’Donoghue با برجسته کردن جنبه مثبت بیوتکنولوژی گفت: “ما با فرآیندهایی که در محیط های تهاجمی مانند صنایع شیمیایی عمل می کنند کار نمی کنیم.”
اسب های کار کوچک
بیوتکنولوژی در حال حاضر زندگی ما را متحول کرده است، بسیار فراتر از ایجاد طعم بهتر آبجو. پیشرفت‌های مدرن با استفاده از قارچ‌ها در اوایل قرن بیستم برای تولید آنتی‌بیوتیک‌های نجات‌بخش آغاز شد. امروزه بیوتکنولوژی برای تولید دارو بسیار حیاتی است.
همانطور که O’Donoghue توضیح داد، “اسب های کار بیوتکنولوژی در سطح صنعتی عمدتا مخمرها و قارچ های رشته ای هستند.”
اما از آنجایی که مخمر در چه ترکیبی و چه مقدار تولید می‌کند غیرقابل پیش‌بینی است، Bioindustry 4.0 که تا دسامبر 2026 اجرا می‌شود، از فناوری دیجیتال برای بهبود ثبات خروجی‌های بیوتکنولوژی استفاده خواهد کرد.
مزیت بیوتکنولوژی این است که می تواند جایگزین تمیزتری برای تولید مواد شیمیایی سنتی ارائه دهد.
در حالی که بسیاری از فرآیندهای صنعتی به دماهای بالا و مواد شیمیایی خطرناک نیاز دارند، در بیوتکنولوژی بیشتر سلول ها بین 30 تا 40 درجه سانتیگراد زندگی می کنند، از شرایط pH ملایم برخوردار هستند، در مایعات مبتنی بر آب رشد می کنند و مواد خطرناک یا سمی تولید نمی کنند.
این مفهوم قبلاً اثبات شده است. کسب و کارها در اروپا از فرآیندهای طبیعی برای تولید رنگدانه های رنگی و جایگزینی رنگ های شیمیایی استفاده می کنند که می تواند به کاهش مصرف عظیم آب در بخش نساجی کمک کند.
شرکت‌های بیوتکنولوژی همچنین می‌توانند سوخت و مواد شیمیایی مفید را از زباله‌های کشاورزی یا حتی از گازهای خروجی اگزوز تولید شده توسط کارخانه‌های صنعتی تولید کنند.
محدود کردن ناهماهنگی ها
اما موارد استفاده محدود است زیرا مخمرها، قارچ‌ها و باکتری‌ها، بر خلاف مواد شیمیایی مصنوعی، می‌توانند به روش‌های غیرمنتظره‌ای رفتار کنند، و این برای بسیاری از صنایع مدرن که سازگاری در آنها کلیدی است، کافی نیست.
O’Donoghue گفت: “ما در مورد فرآیندهای صنعتی صحبت می کنیم، بنابراین نام بازی همیشه هزینه، کارایی و تکرارپذیری است.” ما هر بار که یک فرآیند زیستی را اجرا می کنیم، نتایج یکسانی را می خواهیم. مثلاً در خودروسازی این اتفاق می افتد.
Bioindustry 4.0 قصد دارد این نقص را از طریق استفاده از فناوری های دیجیتال برطرف کند. O’Donoghue گفت: “این یک چالش است که این دو فناوری را در کنار هم قرار دهیم، اما همچنین فرصتی بزرگ برای بیوتکنولوژی است تا سریعتر حرکت کند.”
به عنوان مثال، برخی از شرکای تحقیقاتی در حال توسعه حسگرهای بلادرنگ برای نصب در بیورآکتورهایی هستند که میکروب ها در محلول های معلق رشد می کنند. حسگرها می‌توانند رشد میکروبی و تولید ترکیبات را ردیابی کنند و در صورت نیاز به مداخله، برای مثال با افزودن قند بیشتر، به محققان هشدار دهند.
یک بازی جبران
بیوتکنولوژی یک صنعت مهم جهانی است 720 میلیارد یورو در سال 2021، اما اروپا در حال حاضر از ایالات متحده عقب مانده است. کمیسیون اروپا بیوتکنولوژی را «یکی از امیدوارکننده‌ترین حوزه‌های فناوری قرن حاضر» توصیف کرده و برای توسعه آن در اروپا اقداماتی انجام داده است.
“ایالات متحده بازیگر بزرگ است. آنها 60 درصد کیک را می گیرند.” ما چندین نقطه ضعف را در اروپا برای بیوتکنولوژی شناسایی کرده ایم. ما یک چشم انداز تکه تکه داریم که اگر در حال توسعه بیوتکنولوژی هستید، دانستن اینکه چه چیزی و کجا در دسترس است، بسیار دشوار است.”
با این حال، اودوناگو گفت، هنوز پتانسیل وجود دارد. «اروپا مهد بیوتکنولوژی مدرن بود. ما زیرساخت های زیادی داریم. ما تجربه زیادی داریم.
Bioindustry 4.0 بر اساس کار است آماده سازی-IBISBAپروژه دیگری با بودجه اتحادیه اروپا که تا پایان سال 2023 ادامه داشت و هدف آن تسهیل فرآیند اشتراک گذاری امکانات تحقیقاتی برای بیوتکنولوژی صنعتی بود.
تیم پروژه تولید کرد IBISBAیک مفهوم زیرساخت تحقیقاتی که امکان دسترسی به امکانات پیشرفته را برای آزمایش، به عنوان مثال، محتوای دقیق مواد جدید تولید شده توسط میکروب ها فراهم می کند.
با استفاده از IBISBA، محققان می توانند به سرعت به سمت تخصص یا تجهیزات مناسب هدایت شوند.
ساختن بازار
این مفهوم قبلاً عملی شده است و به شرکت‌های جوان اروپایی مانند Calidris Bio کمک می‌کند، یک استارت‌آپ بلژیکی که هدف آن تولید پروتئین با کیفیت بالا با استفاده از منابع کمتر است.
لیو هوفلاک، یکی از بنیانگذاران Calidris Bio، گفت: ما می خواهیم آن را به عنوان ماده ای برای جایگزینی پودر ماهی و سویا که در حال حاضر به طور پایدار رشد نمی کنند، به بازار بیاوریم.
اما تولید پروتئین تنها نیمی از کار است. یک محصول جدید باید از نظر ایمنی، طعم و ارزش غذایی آزمایش شود.
هوفلاک گفت: “با IBISBA، ما مکانی را با تجهیزات مناسب، تجربه و طرز فکر مناسب پیدا کردیم تا روند خود را به مرحله بعدی برسانیم.”
کمیسیون اروپا گفته است که قصد دارد بیوتکنولوژی را برای مبارزه با تغییرات آب و هوا و کمبود منابع تقویت کند. این قانون برای یک قانون بیوتکنولوژی اتحادیه اروپا کار می کند و هدف آن تشویق جعبه های ماسه ای نظارتی برای آزمایش رویکردهای جدید در یک محیط کنترل شده برای مدت زمان محدود، تحت نظارت نظارتی است.
او همچنین روی مقررات پخش جریانی و ایجاد یک مرکز بیوتکنولوژی اتحادیه اروپا کار خواهد کرد تا به شرکت‌ها کمک کند تا در دریاهای نظارتی حرکت کنند و پشتیبانی برای افزایش کسب‌وکار خود پیدا کنند.
اودوناگو گفت: “ما باید به علم اروپایی کمک کنیم تا در رقابت باقی بماند و به نوآوران خود کمک کنیم تا حمایت خود را پیدا کنند، به ویژه در اولین قدم هایشان.”
تحقیق در این مقاله توسط برنامه افق اتحادیه اروپا تامین شده است. نظرات مصاحبه شوندگان لزوماً منعکس کننده نظرات کمیسیون اروپا نیست.
اطلاعات بیشتر
این مقاله در ابتدا در افق مجله تحقیقات و نوآوری اتحادیه اروپا.
متصل
