Bioteknik

Bioteknikrevolutionen inom material-, energi- och livsmedelsindustrin

mm
Publicerad
Uppdaterad
Lägg till Securities.io bland dina föredragna källor på Google
Information: Securities.io kan få ersättning när du använder länkar till produkter vi granskar. Det påverkar inte våra redaktionella bedömningar. Vi är inte registrerad investeringsrådgivare; detta är inte investeringsråd. Läs vår affiliateinformation.

Bioteknik bortom den medicinska sektorn

Bioteknik innebär att biologiska system och processer används för att utveckla produkter och tjänster. Möjligheterna sträcker sig långt utanför sjukvården.

Inom medicinen kan bioteknik bidra till behandling av sällsynta och kroniska sjukdomar, cancer och infektioner. Forskning om åldrande är också omfattande, men innebär ännu inte att åldrandet kan avskaffas.

Läkemedelsindustrin är en stor marknad, men lönsamheten varierar och utvecklingen innebär betydande risker.

Celler och deras molekylära system kan också framställa material, livsmedel och energi. Fossila bränslen har i sin tur bildats ur gammalt organiskt material genom geologiska processer.

Bättre kunskap om gener och molekylära processer kan göra biologiska alternativ möjliga inom industrin. Deras hållbarhet måste bedömas genom hela livscykeln.

Livsmedelsproduktion

Jordbruket är ett viktigt användningsområde. Genetiskt modifierade grödor har använts i årtionden. Nyttan, miljöpåverkan och acceptansen beror på växten, egenskapen och hur den används.

En marknadsprognos uppskattade jordbruksbioteknik till 79,9 miljarder dollar 2023 och förutsåg 119,6 miljarder 2028.

En enkel tillämpning är utvecklingen av nya grödvarianter som är resistenta mot sjukdomar och skadedjur eller som är mer toleranta mot torka, värmeböljor, översvämningar och andra klimatstörningar.

Även mikroorganismer på och i växter samt i marken kan utnyttjas. I vissa fall kan de minska behovet av gödsel eller växtskyddsmedel, men ersätter dem inte automatiskt helt. Vi diskuterade ämnet i ”Konstruerade växtmikrobiom – skydda grödor med bakterier”.

Källa: Energy.gov

Bland de stora aktörerna finns Bayer (BAYRY). Bayer har verksamhet inom både läkemedel och jordbruk.

Vi har behandlat ämnet och Bayer i ”Jordbruk med AI och genteknik – odlingens framtid” och ”Minikromosomer: en väg till hållbart högre skördar?”.

Alternativa livsmedel

Genredigering kan också bidra till nya livsmedelsgrödor. Exempelvis kan nya grödor utvecklas genom domesticering av vilda växter.

Svampars gener undersöks för att förbättra smak, konsistens och näringsinnehåll i köttalternativ.

Biobränslen & energi

Fossila bränslen kommer från gammal biomassa. Skulle ny biomassa kunna ersätta en del av användningen?

Det är ett mål för biobränslen. Första generationen använder exempelvis livsmedelsgrödor, medan andra generationen bygger på bland annat lignocellulosa och jordbruksrester.

Med tredje generationens biobränslen avses ofta algbaserade lösningar. De kan minska konkurrensen med matproduktion, men vatten-, närings- och energibehovet beror på produktionssystemet.

Biobränslen omfattar exempelvis etanol, biodiesel, förnybar diesel och biogas. Biologisk vätgasproduktion undersöks också. Ammoniak är däremot inte automatiskt ett biobränsle; framställningsmetoden avgör.

Alger kan odlas i flera slags system, även med saltvatten. Vi undersökte möjligheterna i ”Algbränsle: nästa energirevolution?”.

Källa: Exxon

Jäst kan också ges nya ljusutnyttjande egenskaper, som vi diskuterade i ”Ljusutnyttjande jäst kan förändra synen på biobränslen”. Det gör inte i sig jästen till en fullständigt fotosyntetiserande organism.

Kombinationer av bioteknik och nanoteknik kallas ibland fjärde generationens lösningar. Ett forskningsområde är ”fotobiologiska solbränslen”, med biologiska eller biohybrida system för ljusomvandling. Begreppen används olika, och alla sådana system fungerar inte utan hela organismer.

Klimatförändringar

Biobränslen kan i vissa fall minska användningen av fossila bränslen och livscykelutsläppen. Bioteknik har också andra möjliga klimatrelaterade användningar. I ”Investera i bioteknikföretag som utvecklar klimatlösningar” diskuterade vi bland annat:

  • Kolinlagring med exempelvis genetiskt modifierade träd, biokol, kelpodlingar, gödsling av havets mikroalger med järn. Klimatnytta, varaktighet och ekologiska risker varierar. Järngödsling av hav är särskilt omdiskuterad och ingen bevisad generell lösning.
  • Minska jordbrukets utsläpp av växthusgaser.
  • Producera högvärdiga föreningar som parfymer, kryddor och läkemedelsprodukter i bioreaktorer istället för att skörda växter och djur.
  • Vertikal odling och inomhusodling för att minska mark- och vattenbehov, med hänsyn till energianvändningen.

Källa: Medium

Material och industriella råvaror

Trä

Trä är ett gammalt men fortfarande viktigt biomaterial. En marknadsbedömning uppskattade värdet av skogsprodukter till omkring 1,16 biljoner dollar 2024.

Trädens långsamma tillväxt och långa generationsintervall försvårar förädling och genteknik. Träd har ändå studerats och genmodifierats under lång tid.

Förädling kan öka produktionen och påverka kolupptaget. Skogens totala klimatnytta beror också på skötsel, avverkning och hur kolet lagras.

Träd kan även undersökas som producenter av värdefulla kemiska föreningar.

Metoderna kan kombineras med agroforestry, matskogar och artrika bestånd. Att förena produktivitet och ekologiska fördelar kräver lokal bedömning.

Kemisk behandling, värme och biopolymerer kan dessutom användas för att skapa förstärkta trämaterial med högre styrka och styvhet. Jämförelser med stål och betong gäller specifika prover och egenskaper, inte att allt behandlat trä motsvarar materialen i varje avseende.

Bioplaster & biokemikalier

Plasttillverkning använder fossila råvaror och bidrar till föroreningar. Vissa prognoser anger att den kan stå för omkring 20 % av oljeanvändningen år 2050. Det är en prognos och ska inte utan vidare utvidgas till all olje- och gasanvändning.

Mikroplaster har påvisats i många miljöer, bland annat människokroppen och regnvatten.

Biobaserad plast kan ersätta vissa fossila råvaror, men är inte automatiskt biologiskt nedbrytbar eller ofarlig. Kemiska egenskaper, tillsatser och avfallshantering är avgörande.

Vi diskuterar utmaningarna i ”Alternativ till plast: kan biologiskt nedbrytbara material bidra till hållbarhet?” och företag i ”Fem företag inom bioplast”.

Biobaserade alternativ undersöks också på andra områden. Exempel är lim där lignin kan ersätta vissa formaldehydbaserade komponenter och hampabaserade byggpaneler för värmeisolering.

Textilfibrer

Forskare har genmodifierat silkesmaskar för att producera spindelsilkesliknande fibrer med hög seghet. I den aktuella studien rapporterades ungefär sex gånger Kevlars seghet, vilket inte är samma sak som sex gånger draghållfastheten. Möjliga användningar omfattar suturer och vissa industriella material. Spindelsilke undersöks även för robotmuskler.

Sanering av föroreningar och miljö

Enzymer som bryter ner plast

Plast kan även behandlas med biologiska metoder. Franska Carbios utvecklar processer med modifierade enzymer för nedbrytning och återvinning av PET-plast. Det är inte en bakterie som automatiskt bryter ner alla plaster.

Ett annat företag, Epoch Biodesign, utvecklar enzymer för att återvinna eller omvandla olika material och kemiska föreningar.

Även växter och svampar kan bidra till nedbrytning av vissa polymerer. Laboratorieresultat betyder inte att all plast snabbt försvinner i naturen.

Behandling av avloppsvatten från skifferoljeutvinning

Bakteriofager undersöks för att kontrollera problematiska bakterier i olje- och gasproduktion. De kan minska exempelvis biokorrosion och vissa biocidbehov, men avlägsnar inte alla salter, metaller och andra föroreningar ur vattnet. Vi behandlade detta i ”Bakteriofager kan minska vissa skadeverkningar av omdiskuterad frackning”.

Bevara hotade arter och undersöka återställande

Mänsklig verksamhet hotar även den biologiska mångfalden. Många arter är utrotningshotade och andra har redan försvunnit.

I ”Bioteknik stärker artskyddet – vita noshörningar bland de senaste exemplen” undersökte vi reproduktionsteknik för bland annat den nordliga vita noshörningen. Projekt för att återskapa mammutliknande egenskaper är mer osäkra och innebär inte att en utdöd art redan kan återupplivas.

Källa: Colossal

Datalagring i DNA

DNA kan också användas för informationslagring. Data har tidigare lagrats både magnetiskt, optiskt och i halvledare. DNA:s stora möjliga lagringstäthet bör inte jämföras med hårddiskar genom ytbaserade tal utan samma antaganden om volym, kodning och felkorrigering.

Torrt och skyddat DNA kan bevaras länge utan kontinuerlig strömtillförsel. Syntes, avläsning och lagringsmiljön kräver däremot energi och material.

Förbättrad DNA-syntes och sekvensering har möjliggjort mer tillförlitliga lagringsexperiment. Kostnaden är fortfarande ett hinder för bred användning.

Avläsningen kräver sekvensering och felkorrigering. Tekniken undersöks därför främst för arkiv som används sällan.

DNA Data Storage Alliance samlar aktörer inom området, däribland DNA-syntesföretaget Twist Bioscience, sekvenseringsföretaget Illumina, lagringsföretaget Western Digital, Microsoft (MSFT ), Lenovo och många andra.

Icke-farmaceutiska bioteknikföretag

1. Ginkgo Bioworks

DNA Prisdiagram

Ginkgo Bioworks utvecklar celler och mikroorganismer för olika tillämpningar, både biomedicinska och industriella.

Ett industriföretag skulle exempelvis kunna anlita Ginkgo för utveckling av en mikroorganism som producerar bränsle eller värdefulla kemikalier. Utbytet, kostnaden och skalbarheten avgör om processen fungerar kommersiellt.

Ginkgo Bioworks (DNA ) har offentliggjort forskningsprogram och samarbeten på flera områden:

Företaget får betalt för utvecklingstjänster. Avtal kan även innehålla milstolpsbetalningar och ersättning knuten till framtida kommersiell framgång, men dessa intäkter är inte garanterade.

Exempel på offentliggjorda samarbeten är:

Ginkgo har också meddelat samarbeten inom jordbruk med bland andra Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM och Exacta. Ett samarbete är inte i sig bevis på en färdig produkt eller realiserade bränsleintäkter.

2. Bayer Crop Science  (BAYRY)

Bayers Crop Science-division utvecklar utsäde, växtegenskaper och växtskydd. Koncernen har även läkemedels- och konsumenthälsoverksamhet.

Företaget använder förädling och bioteknik för att utveckla växters egenskaper.

Bayer köpte Monsanto 2018. Förvärvet stärkte utsädes- och växtskyddsverksamheten men medförde också Roundup-processer och stora ekonomiska risker.

Bayer är en stor aktör inom utsäde och undersöker även genredigering. Det betyder inte att företaget ensamt kontrollerar merparten av alla genmodifierade frön.

Växtskydd kan förebygga betydande skördeförluster. De globala uppskattningar som Bayer citerar är dock inte en uppmätt effekt av enbart företagets egna produkter.

Källa: Bayer

Bayer utvecklar också biologiska lösningar tillsammans med Ginkgo Bioworks (DNA). Samarbetet omfattar exempelvis mikroorganismer som kan förbättra växternas näringsförsörjning och minska behovet av vissa kemiska insatsvaror.

Företagets utvecklingsprogram innehåller många nya sorter och egenskaper. Antal projekt eller registreringar garanterar inte kommersiell framgång.

Bayer kombinerar också digital teknik med jordbruk. Exempelvis har företaget ingått ett samarbete med Microsoft för att förena Azure-molntjänster med jordbruksdata från exempelvis satelliter, sensorer, drönare och maskiner.

Källa: Bayer

Bayers erfarenhet av förädling, genredigering och jordbruksdata kan stödja nya grödor och precisionsodling. Införandet och de ekonomiska fördelarna med enskilda tekniker är dock osäkra.

mm

Jonathan är en tidigare biokemistforskare som arbetade med genetisk analys och kliniska prövningar. Han är nu en aktieanalytiker och finansskribent med fokus på innovation, marknadscykler och geopolitik i sin publikation 'The Eurasian Century'.