Еда будущего — модное веяние или спасение человечества

Количество людей, населяющих нашу планету в ближайшем будущем достигнет 10 миллиардов. Для того чтобы прокормить человечество, необходимо будет производить в два раза больше продуктов, чем в настоящее время.

Наращивание объемов производства продуктов и животноводства может привести к серьезным экологическим проблемам, вследствие которых возможен продовольственный кризис.

Неутешительные прогнозы заставляют ученых задуматься об альтернативных вариантах выращивания еды в промышленных масштабах. Для этого огромные инвестиции вливаются в технологии по выращиванию искусственного мяса, созданию вертикальных ферм и поиски новых альтернативных продуктов, которые спасут человечество от голода.

Мясо из пробирки — спасение от парникового эффекта

Активное развитие животноводчества и все большее использование земельных ресурсов для выращивания кормов постепенно ухудшают экологию Земного шара. Рогатый скот, наряду с крупными предприятиями, является одним из главных загрязнителей окружающей среды. Во многих странах скотоводческие фермы выделяют больше парниковых газов в атмосферу, чем все автомобили, самолеты и ТЭЦ вместе взятые.

При этом скот все больше конкурирует с человеком за ресурсы, так как для него нужны большие пространства, пища, вода, электричество и топливо. В Великобритании — 90%, а в США — 70% сельскохозяйственных площадей занято под пастбища или засажено кормами для животных.

Увеличивать объемы производства животных, употребляемых в пищу, скоро станет некуда — это тупиковое направление для развития планеты. Поэтому ученые и крупные инвесторы уже несколько лет занимаются разработками искусственного мяса и других продуктов, для того чтобы обеспечить человечество необходимыми объемами еды. И все они пришли к единому выводу — необходимо создать искусственное мясо, которое по вкусу будет похоже на обычное, но гораздо полезнее.

Одними из первых о мясе in vitro задумались ученые НАСА в 2001 году — технология была необходима для обеспечения полноценным питанием космонавтов на МКС. Сегодня производство искусственного мяса выходит на коммерческие масштабы. В 2013 году Марк Пост — профессор Маастрихтского университета — первым продемонстрировал миру выращенное в пробирке мясо.

Его «гамбургер из искусственной коровы» весом в 140 граммов практически ничем не отличался по вкусу от натурального. Правда стоимомть его производства на тот момент составила 330 тысяч долларов. Но буквально за несколько лет последующие технологические разработки удешевили процесс почти в 30 тысяч раз. Сегодня цена искусственного мяса составляет около 60 долларов за один килограмм, а искусственный гамбургер стоит около 10 долларов.

Технология выращивания мяса состоит из трех этапов: сначала берут стволовые клетки животных, из которых развивается мышечная ткань, и помещают их в питательную среду, необходимую для роста и деления клеток. Затем, в нее вводится кусочек настоящего мяса — основа, вокруг которой нарастают новые клетки.

Дальше нужно только поддерживать движение клеток и температуру, поставлять клеткам кислород и питательные вещества. Для этого в лабораторных условиях создаются биореакторы, в которых растут клетки мяса, обогащаясь кислородом и выводя отходы их жизнедеятельности. И через определенное время в пробирках появляется мясо, которое можно приготовить и съесть. На сегодня пока существует два вида искусственного мяса: несвязанные мышечные клетки и мышцы, которые формируются из волокон. В ближайшем будущем планируется выращивание целых стейков, чтобы удовлетворить все запросы населения.

Основная проблема существующего способа выращивания мяса — использование живых волокон, которые поставляют животные-доноры. Американская компания Just решила ее, и в 2018 году запустила производство искусственного мяса без использования сыворотки, которая является самым дорогим и этически спорным компонентом в процессе выращивания мяса.

Just удалось снизить затраты на производственный процесс, и скоро на рынке США появятся недорогие колбаски, гамбургеры и наггетсы из искусственного мяса, выращенного без использования донорских животных клеток. Стоимость такого мяса сопоставима с ценой обычного. И если их вкус не будет отличаться от натурального, они смогут подвинуть в объемах продаж традиционные мясные продукты.

Искусственные яйца и молоко — чистая еда без аллергенов

Молочные продукты из растительных компонентов уже составляют 9% американского рынка. Калифорнийский стартап Perfect Day решил предложить покупателям новый вид искусственного молока, которое создано на основе генно-модифицированных дрожжей. ДНК пищевых дрожжей генномодифицировали, после чего их микроорганизмы произвели молочные белки, в том числе казеин, лактоглобулин и лактальбумин.

Процесс производства напоминает пивоварение, а готовый продукт, по словам представителей компании, обладает большинством свойств коровьего молока. Perfect Day также продвигает свою технологию как основу для создания имитации сыров и различных йогуртов. При этом молоко на основе ГМО-дрожжей не противопоказано людям, которые страдают аллергией и непереносимостью молочных бактерий.

Яйца для веганов egg-free уже давно пользуются популярностью у людей, не употребляющих в пищу продукты животного происхождения. Искусственно производимые яйца Beyond Eggs поступили в продажу в США в 2013 году. Яйца растительного происхождения не содержат антибиотиков, холестерина и вредных микроорганизмов.

Билл Гейтс отметил их экологичность и этичность производства «без использования куриц». Такие яйца производят из растительного коктейля, в который входит более 12 ингредиентов. Производители добились того, что полностью воспроизвели все свойства яиц, необходимые для приготовления омлетов и выпечки. И сегодня трудятся над разработкой искусственных яиц с текстурой, не отличимой от натуральных.

Вертикальные фермы — экономия ресурсов и урожай круглый год

Параллельно с технологиями выращивания альтернативной белковой пищи, ведутся разработки по новым методам культивирования сельскохозяйственных растений. Вертикальные фермы — новая технология по выращиванию овощей и зелени, благодаря которой на маленькой территории можно получать большие урожаи, расходуя при этом минимум воды. В городских условиях вертикальные фермы не займут много места, всегда будут рядом и в них можно собирать урожай круглый год.

Вертикальная ферма может одновременно содержать несколько секторов для растений, которые выращивают по различным технологиям: в воздушной среде без использования почвы; в искусственной среде без почвы; полностью в водной среде. При этом все сектора подпитываются альтернативными источниками энергии, используя солнечные батареи и генераторы на биогазе. Конструкция вертикальной фермы защищает культуры от погодных катаклизмов и гарантирует полный урожай.

Идеальные условия поддерживаются с помощью системы контроля за температурой, углекислым газом и влажностью воздуха, повышая тем самым урожайность на одном гектаре в четыре–шесть раз по сравнению с традиционным культивированием на полях. Вертикальные фермы производят только органические продукты и получают в пять раз больший урожай зерна, овощей и фруктов, чем при стандартном — полевом выращивании. Грядки на полках и в контейнерах с грунтом не зависят от изменчивости погоды, защиты от вредителей, им не нужны обширные
посевные площади.

Сингапурская компания Sky Greens построила первую коммерческую вертикальную ферму в мире. 38-ярусная башня, которая напоминает букву «А», вращается вокруг алюминиевых балок, тем самым обеспечивая правильное распределение воды, солнечного света и воздуха для растений. Но для создания вертикальных ферм не обязательно строить отдельные здания — можно задействовать заброшенные заводы и фабрики. Компания AeroFarms сконструировала вертикальную ферму в здании бывшего литейного завода и теперь производит по 30 урожаев в год, выращивая 900 тонн овощей.

Их финские коллеги — компания Exsilio Oy — разработали концепцию передвижной городской фермы EkoFarmer в виде контейнера длиной 13 метров, который вмещает несколько полок с грядками для выращивания овощей, трав и листовой зелени. Для работы фермы нужны только вода и электричество, поэтому ее можно установить рядом с рестораном, магазином или неподалеку от жилых домов, а также легко можно транспортировать из одной точки города в другую.

Единственным минусом технологии вертикальных ферм пока остается их высокая стоимость: требуются первоначальные капиталовложения в размере от 200 до 500 млн долларов. Такие денежные затраты влияют на стоимость продуктов, выращенных в вертикальной ферме, что пока нивелирует все доводы об экологии и увеличении объемов производства.

Польза и вред от искусственной пищи

Современные диетологи рекомендуют есть побольше натуральных продуктов, а маркетологи активно продвигают слово «натуральный» как синоним безопасности и пользы для здоровья. На этом фоне развитие новых технологий выращивания искусственной пищи не вписывается в концепт «полезности». И резонно возникает вопрос: а насколько полезна такая еда и для чего необходимо ее создание?

Аргументов в пользу искусственной еды довольно много: используя принципы инженерии в биотехнологии при создании продуктов будущего, можно преодолеть угрозу мирового голода, защитить животных и окружающую среду. Более 50% парниковых газов производит мясная промышленность, чтобы получить полкило мяса, расходуется около 1900 литров воды.

Из-за постоянного использования антибиотиков в процессе выращивания птицы и крупного рогатого скота, употребление мяса, производимого традиционным способом, увеличивает риск заболевания раком на 20%. А мясо из пробирки является чистым от вредоносных бактерий и вирусов, что практически полностью исключает опасность заражения людей птичьим и свиным гриппом, бешенством, сальмонеллезом. Также с его помощью можно снизить количество сердечных заболеваний, регулируя жирность в искусственном мясе.

Экономия при производстве искусственных продуктов — еще один аргумент в его пользу. Например, для производства 1 кг домашней птицы, свинины и говядины нужно 2, 4 и 7 кг зерна соответственно. Выращивание мяса в лабораторных условиях избавит от отходов и излишков, позволит экономить корма, природные ресурсы и расход энергии.

Согласно исследованиям, проведенным учеными Оксфордского и Амстердамского университетов Ханны Л. Туомисто и М. Йоста Тейшейра ди Маттуш, технология выращивания мяса in vitro обеспечит снижение расхода энергии на единицу продукции на 35–60% и уменьшение площади земли, необходимой для производства, на 98%. А при использовании технологии вертикальных ферм по выращиванию растений уменьшается потребление воды на 95%. Экология тоже в пользу искусственных продуктов — их производство может снизить воздействие на окружающую среду до 60%.

Но есть и минусы. Одним из них является количество тепла и электроэнергии, необходимое для производства искусственного мяса в массовых масштабах. Расходы немалые, и их воздействие на окружающую среду может иметь такие же масштабы, как при производстве традиционного мяса. Также переход на искусственные продукты серьезно повлияет на аграриев, вытеснив их бизнес, если снизится спрос на продукты, выращиваемые традиционным способом.

Компании, которые вкладывают сегодня миллионы долларов в создание искусственной еды, надеются на то, что в будущем их капиталовложения отобьются с лихвой, так как все хотят быть здоровыми, жить на зеленой планете и не голодать. А при умелой маркетинговой подаче люди с удовольствием купят искусственные продукты — сегодня многие задумываются об экологии и защите животных.