Bioteknologi

Revolusi Bioteknologi untuk Industri Material, Energi & Makanan

mm
Diterbitkan
Diperbarui
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google
Pengungkapan: Securities.io dapat menerima kompensasi saat Anda memakai tautan ke produk yang kami ulas. Hal ini tidak memengaruhi penilaian editorial kami. Kami bukan penasihat investasi terdaftar; ini bukan saran investasi. Baca pengungkapan afiliasi kami.

Bioteknologi di Luar Sektor Medis

Sebagian besar perhatian dalam sektor Bioteknologi diarahkan pada bidang kedokteran dan farmasi. Alasannya cukup jelas: Bioteknologi berpotensi menghilangkan penyakit langka dan kronis, melawan penuaan, serta menyembuhkan kanker dan penyakit menular.

Ini adalah sektor yang sangat menguntungkan, dengan banyak perusahaan terbesar di dunia yang berfokus pada sektor farmasi.

Namun, ini bukan satu-satunya bidang penerapan Bioteknologi. Bagaimanapun, biosfer secara keseluruhan pada dasarnya merupakan kumpulan nanomesin (protein dan sel) yang mampu mengolah sinar matahari dan udara menjadi material, makanan, dan energi. Bahkan seluruh industri bahan bakar fosil didasarkan pada jutaan tahun aktivitas biologis sebelumnya yang menghasilkan batu bara, minyak, dan gas.

Jadi, peningkatan penguasaan kita atas kehidupan, hingga tingkat genetik dan molekuler, dapat segera melihat banyak proses industri digantikan oleh teknologi yang lebih berkelanjutan yang didukung oleh bioteknologi.

Produksi Pangan

Bidang non-medis pertama di mana bioteknologi secara langsung dapat diterapkan adalah produksi pertanian. Tanaman GMO kini berusia puluhan tahun dan dengan cepat berkembang menjadi lebih berkelanjutan dan kurang kontroversial.

Bioteknologi pertanian diperkirakan akan meningkat dari $79.9 billion pada 2023 menjadi $119.6 billion pada 2028.

Aplikasi yang sederhana adalah pengembangan varietas tanaman baru yang tahan terhadap penyakit & hama atau lebih toleran terhadap kekeringan, gelombang panas, banjir, dan gangguan iklim lainnya.

Kemungkinan lain adalah mengubah bakteri dan mikroorganisme pada tanaman, di dalam tanaman, dan di tanah. Hal ini dapat menggantikan kebutuhan akan pupuk kimia dan pestisida dengan bakteri. Kami membahas cara mengubah mikrobioma tanaman dalam artikel kami “Mikrobioma Tanaman yang Direkayasa—Melindungi Tanaman dengan Bakteri“.

Sumber: Energy.gov

Di bidang ini, beberapa pemimpin telah muncul, terutama Bayer (BAYRY). Perusahaan ini menjadi contoh garis tipis antara perusahaan farmasi dan pertanian, dengan aktivitas di kedua segmen.

Kami membahas topik ini dan Bayer dalam artikel kami “Meningkatkan Pertanian dengan AI dan Rekayasa Genetika – Masa Depan Budidaya” dan “Teknologi MiniKromosom – Cara Terbaik untuk Pertumbuhan Berkelanjutan dalam Hasil Panen?“.

Makanan Alternatif

Penyuntingan gen juga dapat digunakan untuk menciptakan jenis makanan baru. Misalnya, tanaman baru sepenuhnya yang dibuat dari gulma dapat menjadi pilihan.

Pengganti daging yang terasa dan berasa seperti daging, sambil memiliki profil kesehatan yang lebih baik, juga dapat dibuat dengan mengubah genom jamur.

Biofuel & Energi

Jika tanaman adalah sumber asli bahan bakar fosil jutaan tahun yang lalu, mungkinkah biomassa yang baru ditanam dapat menjadi sumber energi kita di masa depan?

Inilah janji biofuel. Dua generasi pertama biofuel hanya menggunakan produk dari pertanian tradisional (generasi pertama menggunakan produk makanan seperti jagung, generasi kedua limbah pertanian).

Namun generasi ketiga biofuel berupaya menggunakan organisme khusus untuk langsung memproduksi bahan bakar secara jauh lebih efisien sambil menghindari tekanan pada produksi makanan dan pasokan air tawar.

Biofuel biasanya berupa etanol tetapi juga dapat mencakup berbagai molekul lain, termasuk asam lemak rantai panjang (mirip minyak), biogas, hidrogen, dan amonia.

Salah satu opsi adalah menggunakan alga, yang dapat dibudidayakan di laut atau di gurun dengan air laut. Kami mengeksplorasi kemungkinan ini dalam “Algal Biofuel: The Next Energy Revolution?“.

Sumber: Exxon

Opsi lain dapat mengubah organisme terkenal seperti ragi menjadi mesin fotosintesis, sebagaimana kami selidiki dalam “Light Happy Yeast May Change Our Approach to Biofuels“.

Terakhir, gabungan bioteknologi dan nanoteknologi dapat menciptakan biofuel generasi keempat. Ini juga kadang disebut “photobiological solar fuel“. Hal ini akan melewati kebutuhan akan organisme lengkap dan mereplikasi fotosintesis biologis secara skala besar melalui nanoteknologi.

Perubahan Iklim

Meskipun biofuel dapat menjadi kontributor serius dalam memerangi pemanasan global dan mengurangi penggunaan bahan bakar fosil, ini bukan satu-satunya cara bioteknologi dapat membantu.

Dalam “Investasi pada Saham Biotek yang Bekerja pada Solusi Pemanasan Global” kami membahas beberapa kemungkinan lain:

Sumber: Medium

Material dan Pasokan Industri

Kayu

Salah satu biomaterial tertua, kayu, masih menjadi material penting dalam ekonomi modern saat ini. Industri kayu dan kehutanan merupakan industri besar senilai $1.16T pada 2024.

Karena pertumbuhan yang lambat dan waktu antar generasi, pohon telah lama dikecualikan dari program rekayasa genetika.

Genetika yang ditingkatkan dapat meningkatkan produksi kayu dan penangkapan karbon.

Hal ini juga dapat menciptakan bentuk baru “pertanian pohon,” di mana pohon digunakan untuk menghasilkan senyawa berharga baru, mulai dari farmasi hingga bahan kimia.

Konsep-konsep ini kemungkinan akan terintegrasi dengan kemajuan dalam memahami ekosistem, dengan konsep seperti agroforestri, hutan pangan, dan kehutanan multi-spesies yang dioptimalkan meningkatkan produktivitas serta manfaat ekologi.

Akhirnya, kayu mungkin menjadi material yang jauh lebih kuat daripada yang diperkirakan. Peneliti menemukan bahwa kondisi alkali, suhu tinggi, dan biopolimer dapat mengubah kayu menjadi “kayu yang ditingkatkan yang dapat memiliki kekuatan seperti baja dan kekakuan 23 kali lebih besar daripada beton”.

Bioplastik & Biokimia

Sebagian besar konsumsi bahan bakar fosil, serta sumber polusi utama, didedikasikan untuk produksi plastik, yang mungkin mencapai 20% dari konsumsi minyak dan gas pada 2050.

Ini merupakan masalah penting karena kami mulai menyadari bahwa mikroplastik menjadi omnipresent, baik di tubuh kita maupun di air hujan.

Menggantikan plastik berbasis bahan bakar fosil dengan bioplastik adalah tugas yang sulit, dengan banyak rekayasa kimia yang masih diperlukan. Namun hal ini dapat dilakukan dan mungkin diperlukan jika kita ingin terus menggunakan plastik tanpa mencemari lingkungan secara tak teratasi.

Kami membahas tantangan teknis dan beberapa inovasi terbaru di sektor ini dalam “Alternatif Ramah Lingkungan untuk Plastik: Kunci Upaya Keberlanjutan — Apakah Plastik Biodegradable Solusi?“. Dan perusahaan terkemuka di sektor ini dalam “5 Perusahaan Bioplastik Teratas“.

Alternatif berbasis bio juga ditemukan di bidang lain. Misalnya, untuk lem, di mana formaldehid beracun dapat digantikan oleh lignin. Atau bagaimana panel yang terbuat dari hemp (tanaman ganja non-psikoaktif) dapat digunakan untuk isolasi termal bangunan.

Serat Tekstil

Peneliti berhasil merekayasa ulat sutra yang dapat menghasilkan sutra laba-laba secara skala, sebuah serat yang 6x lebih kuat daripada Kevlar yang digunakan dalam rompi anti-peluru.

Serat ini dapat digunakan dalam aplikasi antariksa dan militer, serta jahitan bedah. Sutra laba-laba bahkan dapat digunakan untuk otot robotik.

Remediasi Polusi & Lingkungan

Bakteri Pengurai Plastik

Polusi plastik juga dapat diselesaikan dengan cara lain. Carbios, sebuah startup Prancis, telah mengidentifikasi bakteri dengan enzim yang dimodifikasi untuk mencerna plastik.

Perusahaan lain, Epoch Biodesign, menciptakan protein yang dapat menguraikan deterjen, cat, agrokimia, plastik, dll.

Bahkan tanaman dan jamur dapat berkontribusi pada degradasi plastik, menambah solusi yang tersedia untuk mengatasi polusi.

Pembersihan Air Limbah Minyak Serpih

Baru-baru ini, aplikasi baru bidang bioteknologi yang awalnya dikembangkan untuk kesehatan manusia muncul.

Dengan menggunakan bakteriofag, peneliti berhasil mengurangi polusi yang disebabkan oleh pengolahan air limbah dari produksi minyak serpih. Kami membahas secara detail cara kerjanya dalam “Bakteriofag Dapat Mengurangi Kerusakan yang Disebabkan oleh Fracking, Praktik yang Sangat Kontroversial“.

Menghidupkan Kembali Spesies yang Punah

Polusi plastik atau perubahan iklim bukan satu-satunya dampak negatif aktivitas manusia. Banyak spesies berada dalam bahaya kepunahan atau telah dibasmi berabad-abad atau ribuan tahun yang lalu.

Dalam “Upaya Konservasi Ditingkatkan oleh Kemajuan BioTech – Badak Putih Terbaru yang Mendapat Manfaat“, kami meneliti bagaimana kemajuan terbaru dalam pembiakan buatan dan rekayasa genetika dapat menyelamatkan spesies terancam seperti badak putih, bahkan mungkin menghidupkan kembali spesies seperti mammoth berbulu.

Sumber: Colossal

Penyimpanan Data DNA

Segmen baru yang tak terduga untuk bioteknologi mungkin adalah penyimpanan data, sebuah bidang yang hingga kini didominasi oleh semikonduktor. Namun, DNA sebenarnya merupakan media informasi yang sangat padat, dengan kepadatan informasi DNA sebesar 1.47 terabit/mm2 atau 950 terabit/in2, atau lebih dari 800 kali kepadatan HDD.

DNA juga dapat memiliki keunggulan unik berupa stabilitas selama periode yang sangat lama tanpa memerlukan bahan mahal atau mencemari. Penyimpanan juga tidak memerlukan energi.

Penurunan biaya dan peningkatan akurasi sintesis DNA sintetis kini memungkinkan penyimpanan DNA berkualitas tinggi.

Salah satu tantangan adalah membaca material tersebut, yang jauh lebih kompleks dibandingkan data yang ditulis pada substrat semikonduktor. Oleh karena itu, kemungkinan penyimpanan DNA akan terbatas pada data arsip dan data lain yang tidak sering diakses dalam waktu dekat.

The DNA Data Storage Alliance (DTST ) baru-baru ini dibentuk dan mencakup perusahaan sintesis DNA Twist Biosciences, perusahaan pengurutan genom Illumina, perusahaan penyimpanan data Western Digital, Microsoft (MSFT ), Lenovo, dan banyak lainnya.

Perusahaan Bioteknologi Non-Farma

1. Ginkgo Bioworks

DNA Grafik Harga

Perusahaan ini memproduksi organisme sesuai permintaan untuk aplikasi tertentu. Ini mencakup aplikasi biomedis serta banyak program industri dan ilmu material.

Ginkgo adalah tipe perusahaan yang tepat bagi konglomerat industri besar untuk mengembangkan ragi khusus yang didedikasikan untuk produksi biofuel. Hal yang sama berlaku untuk bahan kimia kompleks bernilai tinggi atau metode depolusi.

Ginkgo Bioworks (DNA ) telah mendiversifikasi aplikasinya secara luas dengan banyak program riset dan kemitraan:

Perusahaan menghasilkan uang dengan menerima pembayaran di muka untuk proses pengembangan dan kemudian melalui royalti pada produk akhir.

Kemitraan Ginkgo terus berkembang, dengan:

Ginkgo Bioworks juga bermitra dengan semua perusahaan pertanian besar, yang sebagian besar memiliki kepentingan dalam produksi biofuel dan mikrobiologi. Beberapa di antaranya termasuk Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM, Exacta, dan lainnya.

2. Bayer Crop Science  (BAYRY)

Bayer Crop Science, bagian dari Bayer Global (juga perusahaan farmasi), berfokus pada inovasi seputar benih, sifat, dan perlindungan tanaman.

Inovasi Bayer telah membantu ilmuwan bioteknologinya melakukan perbaikan terarah pada DNA tanaman.

Sejak penggabungannya dengan Monsanto, perusahaan ini juga menjadi pemimpin dalam tanaman GMO dan pengelolaan gulma. Penggabungan ini membawa masalah gugatan RoundUp yang sangat mahal, yang menyebabkan saham perusahaan turun dalam tahun-tahun setelah merger.

Perusahaan mengendalikan sebagian besar pasar benih GMO tradisional dan juga bekerja menggunakan CRISPR untuk generasi benih berikutnya untuk jagung, kedelai, gandum, dll.

Manfaat perlindungan tanaman, menurut Bayer, sangat besar. Mekanisme perlindungan tanaman melindungi sekitar 30 persen hasil pertanian dunia, setara dengan 550 juta ton makanan yang dapat memberi makan lebih dari 2 miliar orang.

Sumber: Bayer

Bayer beralih dari GMO tradisional melalui kemitraan dengan Ginkgo Bioworks (DNA), salah satu perusahaan biologi sintetis terbesar. Kemitraan ini berfokus pada pengembangan alternatif biologis untuk pupuk kimia melalui penyuntingan gen mikroorganisme.

Bayer merupakan pemimpin dalam variasi benih dan penyuntingan gen pada tanaman, dengan lebih dari 500 varietas tanaman baru dalam pipeline (dan 250 pendaftaran tanaman baru pada 2022).

Perusahaan juga merupakan pemimpin dalam mengintegrasikan teknologi ke dalam pertanian. Misalnya, Bayer menandatangani kemitraan dengan Microsoft untuk menggabungkan sistem manajemen data Azur milik raksasa teknologi tersebut dengan keahlian Bayer dalam menggunakan data dari satelit, sensor lapangan, drone, peralatan lapangan, dan sensor tanah untuk menciptakan pertanian yang benar-benar modern dan terhubung.

Sumber: Bayer

Berkat kepemimpinannya dalam GMO (tradisional dan penyuntingan gen lanjutan), seleksi variasi tanaman, serta integrasi data besar ke dalam pertanian, Bayer akan menjadi kandidat alami untuk mendampingi proses penciptaan tanaman terdomestikasi de novo, serta deteksi hiperspektral gulma oleh robot pertanian.

mm

Jonathan adalah mantan peneliti biokimia yang bekerja dalam analisis genetik dan uji klinis. Ia kini menjadi analis saham dan penulis keuangan dengan fokus pada inovasi, siklus pasar, dan geopolitik dalam publikasinya 'The Eurasian Century'.