Создание циклической биоэкономики с помощью синтетической биологии
Наша зависимость от нефти связана с серьёзными последствиями, такими как крупные разливы (например, Deepwater Horizon в 2010 году, около 800 млн литров), наносящие огромный ущерб экосистемам. Нефть — это источник не только топлива, но и множества ценных химикатов (красители, лекарства, пластик). Однако это неустойчивый ресурс: от добычи до момента, когда пластиковый мусор (например, Большое тихоокеанское мусорное пятно, в два раза больше Франции) попадает в окружающую среду.
Белая биотехнология использует ферментативные процессы для производства ценных химических веществ из устойчивых источников с меньшим потреблением энергии и образованием отходов. Ранний пример — ферменты в стиральном порошке. Сегодня используются целые организмы (бактерии, дрожжи, растения) для ферментативного катализа, например:
- Производство инсулина в генетически модифицированных бактериях.
- Синтез артемизиновой кислоты (предшественника лекарства от малярии) в модифицированных дрожжах.
Сложные химические вещества можно производить, по сути, из глюкозы. Синтетическая биология (внедрение инженерных принципов в биологию) дала мощный импульс белой биотехнологии, позволив рационально проектировать или улучшать производственные пути. Она признана одной из десяти наиболее значимых новых технологий (Всемирный экономический форум, 2016), а биотехнология — одной из шести важнейших технологий для устойчивого будущего (ЕС).
Циклическая биоэкономика призвана согласовать экономические, экологические и социальные цели, быть устойчивой и устранить недостатки нефтяной экономики. Вместо сырой нефти она использует низкозатратные и более экологичные источники углерода:
- Сельскохозяйственные и промышленные отходы.
- Непищевые сахаросодержащие культуры.
Это достигается за счёт:
- Направленной эволюции ферментов и инженерии метаболических путей для разработки эффективных путей синтеза.
- Использования света как источника энергии для производства биотоплива из водорослей (в будущем).
Примеры продуктов биоэкономики:
- Биопластики на основе полигидроксибутирата (PHB) или полигидроксиалканоатов (PHAs), производимые микробами из сахара. Они не только производятся из устойчивых источников, но и биоразлагаемы, не накапливаясь на свалках или в океане.
- Продукты, помогающие бороться с последствиями текущих технологий: генетически модифицированные микробы, перерабатывающие нефть, или ферменты, созданные для разложения пластиков, например, полиэтилентерефталата (PET).
Таким образом, синтетическая биология предлагает потенциальные решения для таких проблем, как Большое тихоокеанское мусорное пятно.