Bioteknologi

Bioteknologirevolutionen for material-, energi- og fødevareindustrier

mm
Udgivet den
Opdateret den
Føj Securities.io til dine foretrukne kilder på Google
Oplysning: Securities.io kan modtage betaling, når du bruger links til produkter, vi anmelder. Det påvirker ikke vores redaktionelle vurderinger. Vi er ikke registreret investeringsrådgiver; dette er ikke investeringsrådgivning. Læs vores affiliateoplysning.

Bioteknologi ud over den medicinske sektor

Most of the attention in the BioTechnology sector is directed toward medicine and pharmaceuticals. The reasons are rather obvious: Biotechnologies can potentially eradicate rare and chronic diseases, fight aging, and cure cancer and infectious diseases.

Det meste af opmærksomheden i bioteknologisektoren er rettet mod medicin og farmaceutiske produkter. Årsagerne er ret indlysende: Bioteknologier kan potentielt udrydde sjældne og kroniske sygdomme, bekæmpe aldring og helbrede kræft og smitsomme sygdomme.

Det er en meget profitabel sektor, hvor mange af verdens største virksomheder fokuserer på den farmaceutiske sektor.

Dette er dog ikke det eneste anvendelsesområde for bioteknologi. Trods alt er biosfæren som helhed i bund og grund en samling af nanomaskiner (proteiner og celler), der kan omdanne sollys og luft til materiale, fødevarer og energi. Selv hele fossile brændstofindustri er baseret på de foregående millioner af års biologiske aktivitet, der skabte kul, olie og gas.

So, our increasing mastery over life, down to the genetic and molecular levels, could soon see plenty of industrial processes replaced by more sustainable biotechnology-powered technologies.

Fødevareproduktion

The first non-medical field where biotechnology is directly applicable is agricultural production. GMO crops are now decades old and are quickly improving to become a lot more sustainable and less controversial.

Landbrugsbioteknologi anslås at stige fra $79,9 milliarder i 2023 til $119,6 milliarder i 2028.

En ligetil anvendelse er udviklingen af nye afgrødesorter, der er resistente over for sygdomme og skadedyr eller mere tolerante over for tørke, hedebølger, oversvømmelser og andre klimaforstyrrelser.

En anden mulighed er at ændre bakterierne og mikroorganismerne på planterne, inde i planterne og i jorden. Dette kunne erstatte behovet for kemiske gødninger og pesticider med bakterier. Vi diskuterede, hvordan vi kunne ændre plantens mikrobiom i vores artikel “Engineered Plant Microbiomes—Protecting Crops with Bacteria”.

Kilde: Energy.gov

På dette område er der dukket nogle få ledere op, især Bayer (BAYRY). Virksomheden er et eksempel på den slørede grænse mellem farmaceutiske og landbrugsselskaber, med aktiviteter i begge segmenter.

Vi diskuterede dette emne og Bayer i vores artikler “Advancing Agriculture with AI and Genetic Engineering – The Future of Cultivation” og “Minichromosome Technology – The Best Way to Sustainable Growth in Crop Yield?”.

Alternative fødevarer

Gene editing can also be used to create new types of food. For example, helt nye afgrøder created from weeds can be an option.

Kødsubstitutter, der føles og smager som kød, men med en bedre sundhedsprofil, kunne også skabes ved at ændre svampenes genom.

Biobrændstoffer & energi

If plants were the original source of fossil fuels millions of years ago, could freshly grown biomass power us in the future?

Dette er løftet om biobrændstoffer. De første to generationer af biobrændstoffer brugte kun produkter fra traditionelt landbrug (1. generation brugte fødevarer som majs, 2. generation landbrugsaffald).

Men den 3. generation af biobrændstoffer sigter mod at bruge skræddersyede organismer til direkte at producere brændstof meget mere effektivt, samtidig med at de undgår at lægge pres på fødevareproduktion og ferskvandsforsyning.

Biobrændstoffer er ofte ethanol, men kan også omfatte en række andre molekyler, herunder langkædede fedtsyrer (lignende olie), biogas, hydrogen og ammoniak.

En mulighed er at bruge alger, som kan dyrkes i havet eller i ørkener med havvand. Vi udforskede denne mulighed i “Algal Biofuel: The Next Energy Revolution?”.

Kilde: Exxon

En anden mulighed kunne være at omdanne velkendte organismer som gær til fotosyntetiske maskiner, som vi undersøgte i “Light Happy Yeast May Change Our Approach to Biofuels”.

Endelig kunne en fusion af bioteknologi og nanoteknologi skabe 4. generation biobrændstoffer. Det kaldes også nogle gange “photobiological solar fuel“. Dette ville omgå behovet for hele organismer og genskabe biologisk fotosyntese i stor skala gennem nanoteknologi.

Klimaforandringer

While biofuels could be a serious contributor to fight global warming and reduce fossil fuel usage, this is not the only way biotechnologies could help.

Selvom biobrændstoffer kan være en væsentlig bidragyder til at bekæmpe den globale opvarmning og reducere brugen af fossile brændstoffer, er dette ikke den eneste måde, bioteknologier kan hjælpe på.

I “Investing In Biotech Stocks Working On Global Warming Solutions” diskuterede vi nogle andre muligheder:

Kilde: Medium

Materialer og industrielle forsyninger

Træ

One of the most ancient biomaterials, wood, is still an important material in today’s modern economies. Timber and forestry is a massive industry worth $1.16T in 2024.

Et af de ældste biomaterialer, træ, er stadig et vigtigt materiale i nutidens moderne økonomier. Træ- og skovbrugssektoren er en enorm industri værd $1,16 t i 2024.

På grund af deres langsomme vækst og lange generationstid er træer i lang tid blevet udelukket fra genetiske ingeniørprogrammer.

Forbedret genetik kunne øge træproduktionen og kulstofoptagelsen.

Det kunne også skabe nye former for “trædyrkning”, hvor træer bruges til at producere nye værdifulde forbindelser, fra farmaceutika til kemikalier.

Disse koncepter vil sandsynligvis blive integreret med fremskridtene inden for forståelse af økosystemer, med begreber som agroforestry, fødevaretræer og optimeret flerartsskovbrug, der øger både produktivitet og økologiske fordele.

Endelig kan træ være et meget mere potent materiale end forventet. Forskere opdager, at alkaliske forhold, høje temperaturer og biopolymerer kan omdanne træ til “forstærket træ, som kan have styrken af stål og en stivhed 23 gange større end beton”.

Bioplast og biokemikalier

A large part of fossil fuel consumption, as well as a major pollution source, is dedicated to the production of plastic, which might reach 20% of oil and gas consumption in 2050.

En stor del af forbruget af fossile brændstoffer, samt en væsentlig forureningskilde, er dedikeret til produktionen af plast, som kan nå 20 % af olie- og gasforbruget i 2050.

Dette er et vigtigt problem, da vi begynder at indse, at mikroplastik bliver allestedsnærværende, både i vores kroppe og endda i regnvand.

Udskiftning af fossilbaseret plast med bioplast er en vanskelig opgave, der stadig kræver meget kemisk ingeniørarbejde. Men dette kan gøres og er sandsynligvis nødvendigt, hvis vi vil fortsætte med at bruge plast uden uopretteligt at forurene vores miljø.

Vi diskuterer de tekniske udfordringer og nogle af de nyeste innovationer i denne sektor i “Eco-Friendly Alternatives to Plastics Key to Sustainability Efforts: Are Biodegradable Plastics a Solution?”. And the leading companies in this sector in the “Top 5 Bioplastics Companies”.

Biobaserede alternativer findes også i andre felter. For eksempel til lim, hvor giftig formaldehyd kan erstattes af lignin. Or how paneler lavet af hamp (ikke-psykoaktive cannabisplanter) kan bruges til termisk isolering af bygninger.

Tekstilfibre

Researchers have managed to engineer silkworms able to produce at scale spider silk, a fiber 6x tougher than the Kevlar used in bulletproof vests. It could be used in aerospace and military applications, as well as surgical sutures. Spider silk could even be used for robotic muscles.

Forureningsafhjælpning & miljø

Plastætslugende bakterier

Plastic pollution can also be solved in another way. Carbios, a French startup has identified a bacteria with a modified enzyme digesting plastic.

Et andet firma, Epoch Biodesign skaber proteiner, der kan nedbryde vaskemidler, maling, agrokemikalier, plast osv.

Endda planter and svampe might contribute to the degradation of plastic, adding to the available solutions to remedy pollution.

Rensning af skiferolie-affaldsvand

More recently, a new application of emerging biotech fields initially developed for human health appeared.

For nylig er en ny anvendelse af nye bioteknologiområder, der oprindeligt blev udviklet til menneskers sundhed, dukket op.

Ved at bruge bakteriofager har forskere formået at reducere forureningen forårsaget af behandling af spildevand fra skiferolieproduktion. Vi diskuterede i detaljer, hvordan det fungerer i “Bacteriophages Could Reduce Harm Caused by Fracking, A Notoriously Divisive Practice”.

Genoplivning af uddøde arter

Plastic pollution or climate change is not the only negative impact of human activities. Many species are either in danger of extinction or were exterminated centuries or millennia ago.

Plastforurening eller klimaforandringer er ikke den eneste negative påvirkning fra menneskelige aktiviteter. Mange arter er enten i fare for udryddelse eller blev udryddet for århundreder eller årtusinder siden.

I “Conservation Efforts Boosted by Advances in BioTech – White Rhinos Latest to Benefit”, så vi på, hvordan de seneste fremskridt inden for kunstig avl og genetisk ingeniørkunst kan redde truede arter som den hvide næsehorn, og måske endda genoplive arter som den uldne mammut.

Kilde: Colossal

DNA-datalagring

A new unexpected segment for biotechnology might be data storage, a field that has been reserved for semiconductors until now. However, DNA is actually an extraordinarily dense medium for information, with DNA information density being 1.47 terabit/mm2 or 950 terabit/in2, or more than 800 times the density of HDDs.

Et nyt uventet område for bioteknologi kan være datalagring, et felt der hidtil har været forbeholdt halvledere. DNA er dog faktisk et usædvanligt tæt medium for information, med en informationsdensitet på 1,47 terabit/mm² eller 950 terabit/in², mere end 800 gange tættere end harddiske.

Det kan også have den unikke fordel at være stabil over en meget lang periode uden at kræve dyre eller forurenende materialer. Lagring kræver heller ikke energi.

Faldende omkostninger og forbedringer i nøjagtigheden af syntetisk DNA-syntese gør nu høj kvalitet DNA-lagring mulig.

Et problem er læsning af materialet, som er betydeligt mere komplekst end data skrevet på halvledersubstrater. Så det er sandsynligt, at DNA-lagring vil blive begrænset til arkiveringsdata og andre data, der ikke ofte konsulteres i den nærmeste fremtid.

The DNA Data Storage Alliance (DTST ) blev for nylig dannet og inkluderer DNA-syntesefirmaet Twist Biosciences, genomsekventeringsfirmaet Illumina, datalagringsfirmaet Western Digital (WDC ), Microsoft (MSFT ), Lenovo og mange andre.

Non-farmaceutiske bioteknologivirksomheder

1. Ginkgo Bioworks

DNA Prisdiagram

Virksomheden producerer on-demand organismer til specifikke anvendelser. Disse omfatter biomedicinske anvendelser samt mange industrielle og materialvidenskabelige programmer.

Ginkgo er præcis den type virksomhed, som store industrielle konglomerater kan henvende sig til for at udvikle en skræddersyet gær dedikeret til biobrændstofproduktion. Det samme gælder for værdifulde komplekse kemikalier eller afforeningsmetoder.

Ginkgo Bioworks (DNA ) har diversificeret sine anvendelser bredt med mange forskningsprogrammer og partnerskaber:

Den tjener penge ved først at blive betalt forud for udviklingsprocessen og derefter gennem royalties på det færdige produkt.

Ginkgos partnerskaber udvides konstant, med:

Ginkgo Bioworks samarbejder også med alle de store landbrugskoncernere, hvoraf de fleste har interesser i biobrændstofproduktion og mikrobiologi. Nogle af disse inkluderer Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM, Exacta og flere.

2.  Bayer Crop Science  (BAYRY)

Bayer Crop Science, en del af Bayer Global (også et farmaceutisk selskab), fokuserer på innovationer inden for frø, egenskaber og afgrødebeskyttelse.

Bayers innovationer har hjulpet deres bioteknologiske forskere med at foretage målrettede forbedringer i plantens DNA.

Siden fusionen med Monsanto er den også en førende inden for GMO-afgrøder og ukrudtsbekæmpelse. Denne fusion medførte problemet med meget dyre RoundUp-retssager, som fik selskabets aktiekurs til at falde i årene efter fusionen.

Den kontrollerer størstedelen af det traditionelle GMO-frømarked og arbejder også på at bruge CRISPR til næste generation af frø til majs, soja, hvede osv.

Ifølge Bayer er fordelene ved afgrødebeskyttelse enorme. Beskyttelsesmekanismen sikrer omkring 30 % af de globale landbrugsudbytter, svarende til 550 millioner tons mad, der kunne fodre mere end 2 milliarder mennesker.

Kilde: Bayer

Bayer bevæger sig fra traditionelle GMO’er gennem et partnerskab med Ginkgo Bioworks (DNA), en af de største syntetiske biologi virksomheder. Partnerskabet fokuserer på at udvikle biologiske alternativer til kemiske gødninger via genredigering af mikroorganismer.

Den er førende inden for frøvarianter og genredigering i planter, med over 500 nye afgrødesorter i sin pipeline (og 250 nye afgrødestillinger i 2022).

Virksomheden er også førende inden for integration af teknologi i landbruget. For eksempel Bayer indgik et partnerskab med Microsoft for at kombinere teknologigigantens datastyringssystem Azure med Bayers ekspertise i brug af data fra satellitter, feltsensorer, droner, landbrugsudstyr og jordssensorer for at skabe virkelig moderne og sammenkoblede gårde.

Kilde: Bayer

Takket være sin ledelse inden for GMO’er (traditionelle og avanceret genredigering), udvælgelse af plantevarianter og integration af big data i landbruget, ville Bayer være en naturlig kandidat til at ledsage processen med at skabe de novo domesticerede afgrøder samt hyperspektral detektion af ukrudt ved landbrugsrobotter.

mm

Jonathan er en tidligere biokemisk forsker, der arbejdede med genetisk analyse og kliniske forsøg. Han er nu aktieanalytiker og finansskribent med fokus på innovation, markedscyklusser og geopolitik i sin publikation 'The Eurasian Century'.