التكنولوجيا الحيوية والحلول المناخية: استعراض للشركات في أبريل 2023

التكنولوجيا الحيوية وتغير المناخ

يعرض هذا الاستعراض الصادر في أبريل 2023 تطبيقات للتكنولوجيا الحيوية وشركات ذُكرت آنذاك. يشمل تغير المناخ الاحترار العالمي والتحولات المصاحبة له. وتتبع حلول كثيرة مقترحة مسارين رئيسيين:

1. تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون باستبدال الوقود الأحفوري في أنظمة الطاقة.
2. إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أو الحد من الاحترار بتدخلات أخرى.

تستند كثير من هذه الحلول إلى التكنولوجيا، مثل المركبات الكهربائية وخلايا الوقود والطاقة المتجددة والبطاريات الكبيرة والتقاط الكربون والهندسة الجيولوجية.

يهدد تغير المناخ أيضًا النظم البيئية والإمدادات الغذائية. ولارتفاع مستوى البحر وتغير أنماط الطقس عواقب اجتماعية واسعة كذلك.

قد يحد تخفيف الأضرار من الاضطرابات والتكاليف البشرية، ويسهّل تنفيذ الحلول ويتيح موارد لمواجهة آثار أخرى.

يمكن أن تساعد التكنولوجيا الحيوية على تعزيز قدرة النظم الغذائية والبيئية على الصمود.

وقد تقلل بعض تطبيقاتها الانبعاثات أو تعزز تخزين الكربون أو تستبدل إنتاج بعض المنتجات الزراعية بالتخمير.

الوقود البديل

تنتشر المركبات الكهربائية، لكن المركبات التي تستخدم الوقود ستظل تعمل مدة طويلة.

ويصعب الاستغناء عن النفط خصوصًا في الملاحة والطيران وبعض النقل الثقيل، مما يدفع إلى البحث عن بدائل أقل انبعاثًا على امتداد دورة حياتها.

يوفر الوقود الحيوي فرصًا محتملة. تمتص النباتات والطحالب ثاني أكسيد الكربون أثناء النمو، ثم يمكن تحويل كتلتها الحيوية إلى وقود. ولا يعيد ذلك مباشرةً عملية التكوّن الجيولوجي للنفط والغاز. وتعتمد الفائدة المناخية على سلسلة الإنتاج كاملة والطاقة المستخدمة وتغير استخدام الأراضي.

تُعد الطحالب مادة أولية محتملة لأنها قابلة للزراعة خارج الأراضي الزراعية الخصبة أيضًا. وتحدد تكاليف التوسع واحتياجات الطاقة جدوى هذه التقنية.

نبحث هذه التقنية في مقال «الوقود الحيوي من الطحالب: هل يكون الثورة المقبلة في الطاقة؟»، الذي يتناول مبادرات بحثية تاريخية لدى Reliance Industries (RELIANCE.NS) وExxonMobil (XOM ) (XOM). ولا تضمن هذه الأبحاث وجود إنتاج تجاري حالي.

يُعد الغاز الحيوي المستخرج من المواد العضوية والمخلفات الزراعية خيارًا آخر. وقد يقلل الانبعاثات بحسب المواد الأولية ومعالجتها وتسربات الميثان. ومن الأمثلة التاريخية Scandinavian Biogas Fuels International AB (BIOGAS.ST) وOPAL Fuels (OPAL ) (OPAL) وEnviTec Biogas AG (ETG.DE ) (ETG.DE). تغيّر اسم Scandinavian Biogas إلى Biokraft في يونيو 2023. وليس الغاز الحيوي محايدًا كربونيًا أو ذا انبعاثات صافية سالبة بصورة تلقائية.

التقاط الكربون وتخزينه

تمثل التربة مخزنًا مهمًا للكربون.

قد يؤدي تحلل المادة العضوية وتغير استخدام الأراضي إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون؛ ويمكن للإدارة الجيدة أن تساعد على الحفاظ على مخزون الكربون.

تطوّر Ginkgo Bioworks (DNA) تطبيقات حيوية، منها حلول ميكروبية للزراعة قد تدعم أيضًا تخزين الكربون في التربة. ويجب إثبات آثارها على التخزين الدائم عمليًا.

تطوّر Bloom Energy (BE ) Corp (BE) خلايا وقود يمكنها استخدام الغاز الحيوي والاقتران بالتقاط ثاني أكسيد الكربون. وإذا خُزّن الكربون الحيوي بصورة دائمة وكان ميزان سلسلة الإنتاج كاملة مناسبًا، فقد يزيل النظام كربونًا على أساس صافٍ. ولا تلتقط خلية الوقود ثاني أكسيد الكربون مباشرةً من الهواء.

تقليل انبعاثات الزراعة

تسهم الزراعة في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز.

يمكن أن تستهدف الإجراءات الزراعية هذه الغازات ومصادرها المختلفة.

أحد الخيارات هو تقليل استخدام الوقود الأحفوري في الآلات، مثل استخدام جرارات كهربائية أو روبوتات أصغر وأكثر كفاءة. وناقشنا الفكرة في مقال «على المستثمرين الانتباه: الروبوتات تتولى مهام زراعية».

قد يفيد أيضًا استخدام الأسمدة بكفاءة أكبر. فاستخراج المواد الخام البوتاسية والفوسفاتية ومعالجتها يؤثران في البيئة، وتُنتج الأسمدة النيتروجينية عادةً باستخدام الغاز الطبيعي مادةً أولية ومصدرًا للطاقة.

يمكن للميكروبات المثبتة للنيتروجين الجوي أن تكمل الأسمدة النيتروجينية الاصطناعية وتقلل الحاجة إليها. وتتعاون Bayer (BAYRY) في هذا المجال مع Ginkgo Bioworks (DNA). واستهدف البرنامج المعلن في أكتوبر 2022 استكمال الأسمدة الاصطناعية، وليس استبدالها بالكامل فورًا.

الميثان غاز دفيئة قوي. تطلقه الحيوانات المجترة مثل الأبقار والأغنام أثناء الهضم؛ ويجعل حجم القطعان هذه الانبعاثات مهمة.

قد تساعد استراتيجيات الانتخاب الوراثي وتعديل الميكروبيوم لدى المجترات أو إضافات علفية محددة على تقليل هذه الانبعاثات.

يمكن أيضًا تطوير محاصيل وحيوانات تحتاج إلى أراضٍ أو أسمدة أو أعلاف أقل، أو تطلق غازات دفيئة أقل. وتُعد CRISPR إحدى أدوات تحرير الجينات. وُصفت تقنية CRISPR-Cas القابلة للبرمجة عام 2012، أي قبل هذا الاستعراض بنحو عشر سنوات.

استكشفنا الموضوع في مقال «CRISPR خارج نطاق صحة الإنسان: آفاق استثمارية جديدة لتحرير الجينات». وقد تدعم المحاصيل الأكثر مقاومة للجفاف والظواهر الجوية المتطرفة ومسببات الأمراض الإمدادات الغذائية في مناخ متغير.

إنتاج بعض المنتجات الزراعية بطرق أخرى

تُزرع بعض النباتات من أجل مركب محدد تنتجه.

قد يكون زيتًا لمستحضرات التجميل، أو رائحة أو نكهة، أو نوعًا من التوابل، أو مركبًا فعالًا مثل أحد الكانابينويدات.

في بعض المركبات عالية القيمة، يمثل المنتج المطلوب نسبة صغيرة من الكتلة الحيوية، تقل أحيانًا عن 1٪. ولا ينطبق ذلك على جميع المحاصيل والمنتجات.

في هذه الحالات، قد تقلل طرق بديلة الحاجة إلى الأراضي الزراعية والأثر البيئي. ويتطلب التخمير أيضًا مغذيات ومواد أولية وطاقة.

تناول استعراضنا آنذاك «خمس شركات مدرجة في مجال البيولوجيا التركيبية — أبريل 2023» شركة Amyris (AMRS) التي كانت تنتج العطور وجزيئات أخرى عالية القيمة بالتخمير الصناعي. وكانت Calyxt (CLXT) تطوّر إنتاجًا بخلايا نباتية في مفاعلات حيوية وتقنيات لتحرير الجينات مثل TALEN. بدأت Amyris إعادة هيكلة بموجب الفصل 11 في أغسطس 2023. واندمجت Calyxt مع Cibus في مايو 2023، واعتمدت الشركة المدمجة رمز التداول CBUS.

وعملت Ginkgo Bioworks (DNA ) (DNA) مع Cronos لإنتاج الكانابينويدات باستخدام الكائنات الدقيقة. وقبل 2023، كانت الشركتان قد أعلنتا مراحل إنتاجية ومنتجات تحتوي على كانابينويدات ناتجة عن الاستنبات.

ويُعد إنتاج الغذاء في بيئات محكومة مسارًا آخر.

قد توفر الزراعة العمودية المياه والأراضي لبعض المحاصيل، بحسب تصميم النظام. ويمكن استعادة الأراضي المتاحة أو تشجيرها. ويؤثر استهلاك الكهرباء في الميزان المناخي. وتختلف أنشطة الأمثلة التاريخية التالية:

1. Kalera — الزراعة العمودية؛ أُعلن عن إجراء بموجب الفصل 11 في أبريل 2023. كان KALRQ رمزًا لاحقًا للتداول خارج البورصة، وليس إدراجًا في Nasdaq.

2. AppHarvest — بيوت زجاجية كبيرة؛ طلبت الشركة حماية الفصل 11 في يوليو 2023. كان APPHQ رمزًا لاحقًا للتداول خارج البورصة، وليس إدراجًا في Nasdaq.

3. Hydrofarm Holdings (HYFM) — شركة تصنع وتوزع معدات الزراعة في البيئات المحكومة، وليست منتجًا زراعيًا مماثلًا للمثالين السابقين.

اللحم المستنبت تقنية مختلفة تعتمد على استنبات الخلايا الحيوانية. وناقشناها في مقال «خمسة أسهم مرتبطة باللحم المستنبت — أبريل 2023»، مع أمثلة تاريخية لروابط مختلفة بهذه التقنية: Tyson Foods (TSN) وJBS (JBSAY) وAgronomics Limited (AGNMF) وCult Food Science (CULT.CN) وSteakholder Foods Ltd (STKH )  (STKH). وتختلف نماذج أعمال كبار منتجي اللحوم وشركات الاستثمار والمطورين المتخصصين.

الخلاصة

يمكن للتكنولوجيا الحيوية أن تسهم بطرق مختلفة في الحد من تغير المناخ وأضراره.

وتندرج الشركات ورموز التداول المذكورة هنا ضمن استعراض تاريخي لعام 2023.

تشمل الاحتمالات الأخرى التي تُبحث الأشجار المعدلة وراثيًا، الفحم الحيوي الذي يخزن الكربون في المادة المتفحمة والتربة، وزراعة طحالب الكيلب البحرية، والتسميد بالحديد لتحفيز الطحالب الدقيقة في المحيطات. وتظل الآثار البيئية ومدة تخزين الكربون أسئلة بحثية مهمة، خصوصًا في التطبيقات البحرية.

إلى جانب تقنيات الطاقة، قد تسهم العمليات الحيوية، من الميكروبات إلى الأشجار، في الإجراءات المناخية. وتتوقف فائدتها على آثار مثبتة وجدوى عملية وإدارة دقيقة.