Bioteknologia ja ilmastoratkaisut: yrityskatsaus huhtikuulta 2023

Bioteknologia ja ilmastonmuutos

Tämä huhtikuun 2023 katsaus käsittelee bioteknologisia sovelluksia ja tuolloin esiteltyjä yrityksiä. Ilmastonmuutos kattaa maapallon lämpenemisen ja siihen liittyvät muutokset. Monet ehdotetut toimet painottuvat kahteen suuntaan:

1. Hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen korvaamalla fossiilisia polttoaineita energiajärjestelmissä.
2. Hiilidioksidin poistamiseen ilmakehästä tai lämpenemisen rajoittamiseen muilla keinoilla.

Monet näistä ratkaisuista ovat teknisiä: sähköajoneuvot, polttokennot, uusiutuva energia, suuret akut, hiilidioksidin talteenotto ja ilmastonmuokkaus.

Ilmastonmuutos uhkaa myös ekosysteemejä ja ruoantuotantoa. Lisäksi merenpinnan nousulla ja sääolojen muutoksilla on laajoja yhteiskunnallisia seurauksia.

Vahinkojen lieventäminen voi vähentää yhteiskuntien häiriöitä ja inhimillisiä kustannuksia. Se voi helpottaa toimien toteuttamista ja vapauttaa voimavaroja muiden seurausten käsittelyyn.

Bioteknologia voi vahvistaa ruokajärjestelmien ja ekosysteemien kykyä kestää muutoksia.

Jotkin sovellukset voivat myös vähentää päästöjä, tukea hiilen varastointia tai korvata tiettyjen maataloustuotteiden tuotantoa fermentoreilla.

Vaihtoehtoiset polttoaineet

Sähköajoneuvot yleistyvät, mutta polttoainekäyttöisiä ajoneuvoja käytetään vielä pitkään. Etenkin merenkulku, ilmailu ja osa raskaasta liikenteestä tarvitsevat vaihtoehtoja öljylle.

Biopolttoaineet tarjoavat tähän mahdollisuuksia. Kasvit ja levät sitovat kasvaessaan hiilidioksidia, ja niiden biomassa voidaan jalostaa polttoaineeksi. Prosessi ei jäljittele suoraan öljyn ja kaasun geologista syntyä. Ilmastohyöty riippuu koko tuotantoketjusta, energiankulutuksesta ja maankäytön muutoksista.

Levät ovat mahdollinen raaka-aine, sillä niitä voidaan kasvattaa myös hedelmällisen viljelymaan ulkopuolella. Mittakaavan kasvattaminen, kustannukset ja energiankulutus vaikuttavat toteuttamiskelpoisuuteen.

Käsittelemme tekniikkaa artikkelissa ”Leväbiopolttoaine: seuraava energiavallankumous?”. Siinä tarkastellaan muun muassa Reliance Industriesin (RELIANCE.NS) ja ExxonMobilin (XOM ) (XOM) historiallisia tutkimushankkeita, ei varmistettua nykyistä kaupallista tuotantoa.

Biokaasu orgaanisesta aineksesta ja maatalouden jätteistä on toinen mahdollisuus. Se voi vähentää päästöjä raaka-aineesta, käsittelystä ja metaanivuodoista riippuen. Historiallisia yritysesimerkkejä olivat Scandinavian Biogas Fuels International AB (BIOGAS.ST), OPAL Fuels (OPAL ) (OPAL) ja EnviTec Biogas AG (ETG.DE ) (ETG.DE). Scandinavian Biogas nimettiin Biokraftiksi kesäkuussa 2023. Biokaasu ei ole automaattisesti hiilineutraalia tai ilmastovaikutukseltaan negatiivista.

Hiilidioksidin talteenotto ja varastointi

Maaperä on tärkeä hiilivarasto. Orgaanisen aineksen hajoaminen ja maankäytön muutokset voivat vapauttaa hiilidioksidia, kun taas hyvä hoito voi auttaa säilyttämään hiilivarastoja.

Ginkgo Bioworks (DNA) kehittää biologisia sovelluksia, kuten maatalouden mikrobiratkaisuja, jotka voivat tukea myös hiilen varastointia maaperään. Pitkäaikaisen varastoinnin vaikutus on osoitettava käytännössä.

Bloom Energy (BE ) Corp (BE) kehittää polttokennoja, jotka voivat käyttää biokaasua ja jotka voidaan yhdistää hiilidioksidin talteenottoon. Jos biogeeninen hiilidioksidi varastoidaan pysyvästi ja koko ketjun ilmastotase on suotuisa, tuloksena voi olla hiilen nettopoistoa. Polttokenno ei itsessään poista hiilidioksidia suoraan ilmasta.

Maatalouden päästöjen vähentäminen

Maatalous aiheuttaa hiilidioksidi-, metaani- ja dityppioksidipäästöjä. Niitä voidaan vähentää useilla toimilla.

Yksi keino on vähentää koneiden fossiilisten polttoaineiden käyttöä sähkötraktoreilla tai pienillä, tehokkailla roboteilla. Käsittelemme tätä artikkelissa ”Sijoittajien huomio: robotit ottavat hoitaakseen maatalouden tehtäviä”.

Myös lannoitteiden tehokkaampi käyttö voi auttaa.

Kalium- ja fosfaattiraaka-aineiden louhinnalla ja käsittelyllä on ympäristövaikutuksia. Typpilannoitteiden valmistuksessa käytetään usein maakaasua raaka-aineena ja energianlähteenä.

Ilmakehän typpeä sitovat mikrobit voivat täydentää synteettisiä typpilannoitteita ja vähentää niiden tarvetta. Bayer (BAYRY) tekee tässä yhteistyötä Ginkgo Bioworksin (DNA) kanssa. Lokakuussa 2022 julkistetun ohjelman tavoitteena oli täydentää synteettisiä lannoitteita, ei korvata niitä heti kokonaan.

Metaani on voimakas kasvihuonekaasu. Lehmien ja lampaiden kaltaiset märehtijät tuottavat sitä ruoansulatuksessaan, ja suuret eläinmäärät tekevät päästöistä merkittäviä.

Erilaiset jalostusstrategiat, märehtijöiden mikrobiomin muuttaminen ja tietyt rehun lisäaineet voivat auttaa vähentämään näitä päästöjä.

Kasveja ja eläimiä voidaan myös kehittää tarvitsemaan vähemmän maata, lannoitteita tai rehua tai tuottamaan vähemmän kasvihuonekaasuja. CRISPR on yksi geeninmuokkauksen työkalu. Ohjelmoitava CRISPR-Cas-menetelmä kuvattiin vuonna 2012, joten se oli katsauksen aikaan noin kymmenen vuotta vanha.

Käsittelemme aihetta artikkelissa ”CRISPR ihmisten terveyden ulkopuolella: geeninmuokkauksen uudet sijoitusmahdollisuudet”. Kuivuutta, sään ääri-ilmiöitä ja taudinaiheuttajia paremmin kestävät kasvit voivat tukea ruoantuotantoa muuttuvassa ilmastossa.

Tiettyjen maataloustuotteiden vaihtoehtoinen tuotanto

Joitakin kasveja viljellään tietyn aineen vuoksi: kosmetiikan öljyn, tuoksu- tai makuaineen, mausteen tai kannabinoidin kaltaisen vaikuttavan yhdisteen.

Joissakin arvokkaissa yhdisteissä haluttu lopputuote muodostaa vain pienen osan biomassasta, joskus alle prosentin. Tämä ei koske kaikkia kasveja ja tuotteita.

Vaihtoehtoiset tuotantotavat voivat tällöin vähentää viljelymaan tarvetta ja ympäristökuormitusta. Myös fermentaatio tarvitsee ravinteita, raaka-aineita ja energiaa.

Tuolloisessa katsauksessamme ”Viisi synteettisen biologian pörssiyritystä — huhtikuu 2023” mainittiin Amyris (AMRS), joka valmisti tuoksuaineita ja muita arvokkaita molekyylejä teollisella fermentaatiolla. Calyxt (CLXT) kehitti kasvisolujen tuotantoa bioreaktoreissa ja geeninmuokkaustekniikoita, kuten TALEN-menetelmää. Amyris aloitti Chapter 11 -uudelleenjärjestelyn elokuussa 2023. Calyxt yhdistyi Cibusiin toukokuussa 2023, minkä jälkeen yhdistyneen yhtiön kaupankäyntitunnukseksi tuli CBUS.

Ginkgo Bioworks (DNA ) (DNA) työskenteli Cronosin kanssa kannabinoidien tuottamiseksi mikro-organismeilla. Kumppanit olivat jo ennen vuotta 2023 raportoineet tuottavuustavoitteista ja viljeltyjä kannabinoideja sisältävistä tuotteista.

Ruoantuotanto hallituissa ympäristöissä on toinen kehityssuunta.

Vertikaaliviljely voi säästää tiettyjen kasvien tuotannossa vettä ja maata järjestelmän toteutuksesta riippuen. Vapautuvaa maata voidaan ennallistaa tai metsittää. Sähkönkulutus vaikuttaa ilmastotaseeseen. Seuraavilla historiallisilla esimerkeillä on erilaiset liiketoiminnat:

1. Kalera — vertikaaliviljely; Chapter 11 -menettelystä ilmoitettiin huhtikuussa 2023. KALRQ oli myöhempi OTC-tunnus, ei Nasdaq-listaus.

2. AppHarvest — suuret kasvihuoneet; yhtiö haki Chapter 11 -suojaa heinäkuussa 2023. APPHQ oli myöhempi OTC-tunnus, ei Nasdaq-listaus.

3. Hydrofarm Holdings (HYFM) — hallitun ympäristön viljelylaitteiden valmistaja ja jakelija, ei samanlainen viljelijä kuin muut esimerkit.

Soluviljelty liha on erillinen, eläinsolujen kasvatukseen perustuva tekniikka. Käsittelemme sitä artikkelissa ”Viisi soluviljeltyyn lihaan liittyvää osaketta — huhtikuu 2023”, jossa mainitaan erilaisia historiallisia esimerkkejä: Tyson Foods (TSN), JBS (JBSAY), Agronomics Limited (AGNMF), Cult Food Science (CULT.CN) ja Steakholder Foods Ltd (STKH )  (STKH). Suurilla lihantuottajilla, sijoitusyhtiöillä ja erikoistuneilla kehittäjillä on erilaiset liiketoimintamallit.

Johtopäätös

Bioteknologia voi monin tavoin auttaa rajoittamaan ilmastonmuutosta ja sen vahinkoja. Mainitut yritykset ja kaupankäyntitunnukset kuuluvat vuoden 2023 historialliseen katsaukseen.

Muita tutkittavia mahdollisuuksia ovat geneettisesti muokatut puut, biohiili, joka varastoi hiiltä hiillettyyn materiaaliin ja maaperään, ruskolevien viljely, raudan lisääminen meriveteen mikrolevien kasvun edistämiseksi. Erityisesti merisovellusten ekologiset vaikutukset ja hiilen varastoinnin kesto ovat edelleen tärkeitä tutkimuskysymyksiä.

Energiatekniikan lisäksi biologiset prosessit mikrobeista puihin voivat siis tukea ilmastotoimia. Niiden hyöty riippuu osoitetuista vaikutuksista, toteutettavuudesta ja huolellisesta hallinnasta.