Биотехнологический потенциал готов к взлёту с помощью цифровых технологий
Микробы и грибы давно являются природными помощниками в производстве качественных продуктов питания, напитков и лекарств, но новые цифровые технологии могут раскрыть гораздо больший потенциал для европейского биотехнологического сектора.
Биотехнология, использующая живые организмы для создания продуктов или процессов, остаётся важной в производстве еды и напитков, но также всё чаще применяется для широкого спектра промышленных продуктов, включая лекарства.
Древняя мудрость, современные процессы
«Мы тысячи лет использовали биотехнологию для производства сыра, пива, вина», — говорит Майкл О'Донохью, эксперт по микробным ферментам и промышленной биотехнологии из французского Национального исследовательского института сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды (INRAE).
О'Донохю, возглавляющий проект Bioindustry 4.0, финансируемый ЕС, вместе с командой экспертов из 10 европейских стран исследует, как те же принципы биотехнологии можно использовать для создания химикатов или очистки промышленных отходов с гораздо меньшим воздействием на окружающую среду, чем традиционные методы.
Маленькие рабочие лошадки
«Рабочими лошадками биотехнологии на промышленном уровне являются в основном дрожжи и нитчатые грибы», — объясняет О'Донохью.
Поскольку дрожжи могут быть непредсказуемы в том, какое соединение и в каком количестве они производят, проект Bioindustry 4.0 (работает до декабря 2026 года) будет использовать цифровые технологии для повышения стабильности результатов.
Преимущество биотехнологии в том, что она может предложить более чистую альтернативу традиционному химическому производству. В то время как многие промышленные процессы требуют высоких температур и опасных химикатов, в биотехнологии большинство клеток живут при 30–40°C, в мягких условиях pH, в водных растворах и не производят опасных веществ.
Биотехнологические компании могут производить топливо и полезные химикаты из сельскохозяйственных отходов или даже из выхлопных газов промышленных предприятий.
Устранение нестабильности
Однако области применения ограничены, потому что дрожжи, грибы и бактерии, в отличие от синтетических химикатов, могут вести себя непредсказуемо, что неприемлемо для современной промышленности, где ключевую роль играет стабильность.
«Мы говорим о промышленных процессах, поэтому главное — это всегда затраты, эффективность и воспроизводимость», — говорит О'Донохью.
Bioindustry 4.0 направлен на устранение этого недостатка с помощью цифровых технологий. Например, некоторые партнёры по исследованиям разрабатывают датчики реального времени для биореакторов, которые могут отслеживать рост микробов и производство соединений.
Догоняя лидеров
Биотехнология — это крупная мировая индустрия, стоимость которой в 2021 году составила 720 млрд евро, но Европа в настоящее время отстаёт от США. Европейская комиссия описывает биотехнологию как «одну из самых многообещающих технологических областей этого века».
«США — главный игрок. Они забирают 60% пирога», — говорит О'Донохью. — «Мы выявили несколько слабых мест в Европе для биотехнологий. У нас фрагментированный ландшафт».
Тем не менее, потенциал есть: «Европа была родиной современной биотехнологии. У нас много инфраструктуры. У нас много опыта».
Bioindustry 4.0 опирается на работу другого финансируемого ЕС проекта PREP-IBISBA, который завершился в конце 2023 года и был направлен на упрощение процесса обмена исследовательскими объектами для промышленной биотехнологии. Команда проекта создала концепцию исследовательской инфраструктуры IBISBA, которая позволяет получить доступ к передовым объектам для тестирования, например, точного содержания новых материалов, производимых микробами.
Создание рынка
Концепция уже применяется, помогая молодым европейским компаниям, таким как бельгийский стартап Calidris Bio, который стремится производить высококачественный белок с использованием меньшего количества ресурсов.
«С помощью IBISBA мы нашли место с нужным оборудованием, нужным опытом, а также правильным подходом, чтобы вывести наш процесс на следующий этап», — говорит соучредитель Calidris Bio Лив Хофлак.
Европейская комиссия заявила, что стремится стимулировать биотехнологии для борьбы с изменением климата и нехваткой ресурсов. Она работает над Актом ЕС о биотехнологиях и намерена продвигать регуляторные «песочницы» для тестирования новых подходов в контролируемой среде в течение ограниченного времени под надзором регуляторов.
Также планируется упростить нормативные акты и создать Биотехнологический хаб ЕС, чтобы помочь компаниям ориентироваться в регуляторных требованиях и находить поддержку для масштабирования.
«Нам нужно помочь европейской науке оставаться в гонке и помочь нашим новаторам найти поддержку, особенно на первых этапах», — говорит О'Донохью.