В каждой капле морской воды — изобилие микроскопической жизни. Один из её видов — микроводоросли — может помочь нам изменить мир: сделать сельское хозяйство более чистым и найти экологичные альтернативы пластику. Как эти крошечные организмы помогают решить огромные проблемы, стоящие перед нашей планетой?
Микроорганизмы как биопестициды
Альмерия, город на юге Испании, известна солнечными пляжами и сельскохозяйственным производством. Эту обширную сеть теплиц называют «пластиковое море». Такой климат — рай для микроводорослей, одноклеточных организмов, преобразующих солнечный свет, питательные вещества и CO2 в ценные биомолекулы.
Местные исследователи нашли штаммы микроводорослей, способные очищать сточные воды и одновременно производить удобрения и другие продукты для фермеров.
Габриэль Асьен, координатор проекта SABANA, профессор химической инженерии, Университет Альмерии: «Они обладают биостимулирующими свойствами, то есть их можно использовать как удобрения, но и не только: мы нашли около десятка микроорганизмов, которые работают как биопестициды — то есть можно бороться с насекомыми, грибками и прочими болезнями в теплицах без химикатов, используя только эти природные молекулы, полученные из микроводорослей».
В рамках финансируемых ЕС проектов SABANA и ALGAENAUTS местная биотехнологическая компания разработала ряд коммерческих сельскохозяйственных продуктов, изготовленных из ингредиентов микроводорослей. Эти экологически чистые альтернативы следуют стратегии Европейского союза «От фермы до вилки», одна из целей которой — вдвое сократить использование химических пестицидов к концу десятилетия.
Хоакин Позо Денгра, директор по исследованиям и разработкам, Biorizon Biotech, координатор проекта ALGAENAUTS: «Мы должны иметь в виду, что к 2030 году нам нужно избавиться от химии в сельском хозяйстве, чтобы перейти к экологичному и здоровому производству продуктов питания».
Хотя удобрения и пестициды на основе микроводорослей дороже обычных химикатов, фермеры считают их более эффективными — можно использовать меньше жидкости с тем же результатом. Кроме того, многие потребители готовы платить больше за овощи, которые воспринимаются как выращенные более натуральным способом.
Давид Гарсия Лопес, фермер, выращивающий томаты, Saborum Origen: «Кусты, которые не обрабатывались химикатами, вырастают менее грубыми, с более зелеными листьями, более натуральными плодами. В итоге вы получаете овощи более высокого качества».
Биополимеры вместо пластика
А могут ли микроводоросли заменить плёнку, покрывающую эти теплицы?
Пластиковое загрязнение — большая проблема для прибрежных регионов, таких как Бретань во Франции. Морской мусор распадается на мелкие частицы, которые попадают в пищевую цепь.
Исследователь Стефан Брюзо считает, что проблема должна решаться путем сбора и переработки мусора, но в некоторых случаях биоразлагаемые альтернативы также могут сыграть свою роль.
Стефан Брюзо, профессор, Университет южной Бретани: «Какая-то доля пластика неизбежно попадает в окружающую среду, и вот эту долю имеет смысл заменить биоразлагаемыми полимерами. Это могут быть пластики, используемые, например, в рыболовном секторе. Это может быть сельскохозяйственный сектор, это может быть косметический сектор, текстильные волокна…»
Ещё один европейский проект, Nenu2PHAr, совершенствует промышленный процесс создания биополимеров с использованием морских бактерий и сахаров, добываемых из микроводорослей.
Для чего используются водоросли?
Европейские исследователи совершенствуют методы производства микроводорослей на протяжении десятилетий.
Euronews
Европейские исследователи разработали биоудобрения и биопестициды на основе микроводорослей
Euronews
Микроводоросли изучаются на предмет их потенциального использования в различных областях, таких как производство биотоплива, сельхозматериалов и кормов для животных
Euronews
Биомасса микроводорослей может быть преобразована в коммерческие продукты, заменяющие ископаемое топливо и другие химические вещества
Euronews
Микроводоросли могут быть использованы для производства биопластика
Euronews
Гранулы биопластика, полученные с помощью микроводорослей и морских бактерий, готовы к использованию в промышленном производстве
Euronews
Отдельные штаммы микроводорослей могут улучшить здоровье личинок и молоди рыб в объектах аквакультуры
Euronews
Исследователи утверждают, что такие биопластики могут быть экологичнее тех, что производятся из сельскохозяйственных культур, поскольку для выращивания микроводорослей не требуются пахотные земли.
Габриэль Брушон, исследователь в области биотехнологий, Университет южной Бретани: «Мы можем сделать биореактор, например, в пустыне. Свёклу нам там не вырастить, но мы вполне можем построить биореакторы, способные производить эти сахара, чтобы затем использовать их для создания биопластиков».
Эти материалы похожи на традиционные пластмассы, и их можно адаптировать к конкретным требованиям.
Пьер Лемешко, исследователь в области биотехнологий, IRMA: «Иногда биопластик бывает хрупким — но это может быть хрупкость на изгиб, а вот при растяжении или сжатии он будет очень крепким. Всё зависит от конкретных задач и условий использования».
Широкий потенциал
Потенциал использования микроводорослей широк — от пищевых добавок до косметики и биотоплива. Технологии быстро развиваются, а европейская программа «Зеленая сделка», как ожидается, подтолкнёт развитие отрасли в ближайшие годы.
Эта компания, расположенная недалеко от Фару, в Португалии, оттачивала свои технологии производства микроводорослей на протяжении более четверти века. Ее сооснователь считает, что эта отрасль раскроет свой потенциал, если устранить бюрократические препятствия, упорядочить национальное регулирование и разобраться с конкуренцией со стороны экологически вредных секторов, добывающих недорогие природные ресурсы.
Жуан Навальо, сооснователь и президент совета директоров компании Necton: «Нас пока в этом секторе немного и мы очень невелики, но мы можем очень вырасти и сыграть важную роль в будущем Европы — предложить новые виды пищи для людей, новые виды корма для животных, новые способы производства товаров с меньшим ущербом для окружающей среды».
Один из примеров — аквакультура: микроводорослями, или фитопланктоном, обычно кормят молодь рыб и другие культивируемые виды. Исследовательская станция аквакультуры в Ольяне изучает, как при помощи микроводорослей укрепить здоровье рыб. Учёные думают и над пользой компонентов фитопланктона для взрослой рыбы — это может быть способ сделать корма для промышленной аквакультуры более экологичными.
Сара Кастаньо, техник, Исследовательская станция аквакультуры IPMA: «Поскольку микроводоросли уже являются частью пищевой цепи в питании рыбы, было бы естественно заменить ими рыбий жир и рыбную муку, и в то же время укрепить иммунную систему и стрессоустойчивость этих животных».
В кормах для рыб часто используются белки из сельскохозяйственных культур. Если заменить их микроводорослями, опять-таки можно сократить использование пахотных земель.
Педро Пузао-Феррейра, руководитель исследовательской станции аквакультуры IPMA: «Сегодня, например, в основе корма для морской рыбы лежит пшеница. А как вы знаете, пшеница теперь в дефиците из-за войны в Украине. Поэтому идет поиск возможных альтернатив, например, микроводорослей».
Сотни миллионов лет назад эти крошечные существа помогли развитию жизни на нашей планете. Сегодня же микроводоросли подталкивают экономическую эволюцию прибрежных районов — и в то же время помогают нам защитить океан от загрязнения и других угроз.
Жуан Навальо, сооснователь и президент совета директоров компании Necton: «Мы неотрывно связаны с океаном — это колыбель нашей жизни. И чем бережнее мы охраняем его чистоту, тем крепче наша связь, и тем больше мы можем наслаждаться всеми дарами океана».
