غذاء المستقبل.. تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى بروتين وفيتامينات.. غير معدّل وراثيًا ومستدام

يتجدد تصور إنتاج البروتين، حيث يبتكر علماء في ألمانيا طريقة مبتكرة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى بروتين وفيتامينات، باستخدام الطاقة المتجددة بالكامل.

مع اقتراب عدد سكان العالم من 10 مليارات نسمة، أصبحت تحديات تغير المناخ، واستنزاف موارد الأرض أكثر إلحاحاً.

في عالم حيث يشكل تغير المناخ والنمو السكاني السريع تهديدًا للأمن الغذائي، تقدم هذه العملية الثورية حلاً مستدامًا وفعالًا.

من خلال تسخير الميكروبات والطاقة المتجددة، يعمل الباحثون على إنشاء بروتينات غنية بالمغذيات الدقيقة والتي يمكن أن تلعب دورًا حاسمًا في تغذية المستقبل.

استخدام ثاني أكسيد الكربون لإنتاج البروتين والفيتامينات

يعتمد هذا الابتكار على عملية تجعل تخمير البيرة يبدو قديمًا.

“إنها عملية تخمير مشابهة لكيفية صنع البيرة، ولكن بدلاً من إعطاء الميكروبات السكر، أعطيناها الغاز والأسيتات”، كما أوضح لارجوس أنجيننت، المؤلف المشارك من جامعة توبنجن .

وتتضمن الطريقة استخدام الهيدروجين والأكسجين وثاني أكسيد الكربون لتغذية الميكروبات، والتي بدورها تنتج البروتين وفيتامين ب9.

كما قال أنجيننت “لقد علمنا أن الخميرة قادرة على إنتاج فيتامين ب9 بمفردها باستخدام السكر، ولكننا لم نكن نعلم ما إذا كانت قادرة على فعل الشيء نفسه باستخدام الأسيتات”.

تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى بروتين وفيتامينات

البروتينات المستدامة من المفاعلات الحيوية

وأشار أنجيننت إلى أن “أحد البدائل هو زراعة البروتينات في المفاعلات الحيوية من خلال التكنولوجيا الحيوية بدلاً من زراعة المحاصيل لتغذية الحيوانات، وهذا يجعل الزراعة أكثر كفاءة”.

وقد صمم فريقه نظام مفاعل حيوي من مرحلتين لإنتاج الخميرة الغنية بالبروتين وفيتامينB9، وهو عنصر غذائي أساسي للوظائف الجسدية مثل نمو الخلايا والتمثيل الغذائي.

نُشرت الدراسة في مجلة Trends in Biotechnology .

في المرحلة الأولى، تقوم بكتيريا Thermoanaerobacter kivui بتحويل الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون إلى أسيتات، وهو مركب أساسي موجود في الخل.

في المرحلة الثانية، تتغذى Saccharomyces cerevisiae، المعروفة باسم خميرة الخباز، على الأسيتات والأكسجين لإنتاج البروتين وفيتامين B9.

وتعتمد هذه العملية على مصادر الطاقة النظيفة مثل طواحين الهواء، التي يمكنها إنتاج الهيدروجين والأكسجين اللازمين عن طريق ضخ المياه بالكهرباء.

تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى بروتين وفيتامينات

إنتاج الغذاء المستدام

وكانت النتائج مثيرة للإعجاب بلا شك وتحمل وعودا كبيرة لإنتاج الغذاء المستدام، حيث تمكنت الخميرة التي تتغذى على الأسيتات من إنتاج نفس الكمية تقريبًا من فيتامين ب9 مثل نظيرتها التي تتغذى على السكر، مما يدل على أن هذه الطريقة المبتكرة ليست فعالة فحسب، بل إنها أيضًا ذات إنتاجية عالية.

ومن المثير للدهشة، أن ستة جرامات فقط (0.4 ملاعق كبيرة) من الخميرة المجففة تكفي لتلبية الاحتياجات اليومية من فيتامين ب9.

ووفقا لما ذكره مايكل ريشليك، أحد المشاركين في الدراسة من الجامعة التقنية في ميونيخ ، والذي قاد قياسات الفيتامينات، فإن هذا الإنجاز يمثل خطوة مهمة إلى الأمام في إنتاج الغذاء المستدام.

تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى بروتين وفيتامينات

مصدر ثوري للبروتين

أما بالنسبة لمحتوى البروتين، فإن الخميرة المنتجة في المفاعل الحيوي تتفوق على المصادر التقليدية مثل لحم البقر وغيره من الأسماك والعدس.

وقال أنجيننت إن “ثمانية وثمانون جرامًا، أو ست ملاعق كبيرة، من الخميرة توفر 61% من احتياجات البروتين اليومية، مقارنة بـ 34% من لحم البقر و38% من العدس”.

ومع ذلك، فإنه يحذر من أنه يجب معالجة الخميرة لإزالة المركبات التي يمكن أن تزيد من خطر النقرس إذا تم استهلاكها بكميات كبيرة.

حتى بعد العلاج، لا تزال الخميرة توفر 41% من احتياجات البروتين اليومية، وهو ما يقارن بمصادر البروتين الشائعة الأخرى.

تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى بروتين وفيتامينات

معالجة التحديات العالمية

تعالج هذه التقنية الرائدة تحديات عالمية حرجة مثل الحفاظ على البيئة والأمن الغذائي والصحة العامة.

ومن خلال استخدام الطاقة المتجددة وثاني أكسيد الكربون، يعمل النظام على تقليل انبعاثات الكربون في إنتاج الغذاء ويقلل من الحاجة إلى الأراضي، مما يوفر مساحة لجهود الحفاظ على البيئة.

وقال أنجيننت: “إن حقيقة أننا قادرون على إنتاج الفيتامينات والبروتينات في نفس الوقت بمعدل إنتاج مرتفع للغاية دون استخدام أي أرض أمر مثير”.

تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى بروتين وفيتامينات

نباتي وغير معدّل وراثيًا ومستدام

ورغم أن هذا البديل البروتيني المستدام يحمل وعدًا كبيرًا، إلا أن أنجيننت يؤكد أن هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به.

ويخطط الفريق لتحسين وتوسيع الإنتاج، وتقييم سلامة الأغذية، وإجراء التحليلات الاقتصادية.

وأضاف أنجيننت أن “المنتج النهائي نباتي/نباتي خالص، وغير معدّل وراثيًا، ومستدام، وهو ما قد يجذب المستهلكين”، مشيرًا إلى أن تبني السوق سوف يستغرق بعض الوقت.

ويقدم هذا النهج المبتكر حلاً محتملاً لمشكلة ندرة الغذاء في المستقبل، كما يساهم في مكافحة تغير المناخ.

ومن خلال فصل إنتاج الغذاء عن استخدام الأراضي والاستفادة من الطاقة المتجددة، تفتح التكنولوجيا إمكانيات جديدة للزراعة المستدامة والأمن الغذائي.

تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى بروتين وفيتامينات