生物燃料领域受挫之后,藻类生物技术更换赛道“卷土重来”

新兴技术应该服务于可持续发展,这一想法已经开始在社会中扎根。目前,借助合成生物学的技术,利用光合微生物实现产业化应用的步伐明显加快。而藻类凭借其高效的光合作用和更低的消耗重新受到了生物技术公司的追捧。

“迄今为止,我们在改造藻类方面已经做得很好。因此从技术方面来说,现阶段让藻类技术用于生产并不困难。” 法国索邦大学副教授 Pierre Crozet 说,作为一名重点研究微藻设计的技术人才,他表示,如今在基因工程的帮助下,只需几周时间即可完成一种新型藻类的编辑。

与使用细菌和酵母进行合成相比,藻类的一大优势在于所需原料单一化。因为细菌等通常需要更复杂的生长设施以及输入糖源才能够生产出产品;而藻类只需要水、二氧化碳和一些无机养分。除此之外,它们还能够在海水和盐碱土地上生存,对于改善生态环境有极大的好处。

“在当前,除了使用者自身的想象力限制之外,很难再有其它问题能够影响到藻类生物技术的发展。”Crozet 指出。

生物燃料行业受挫

藻类应用的一大限制条件在于生长速度较慢,生产效率低下。如果将其用在一个不适用的领域之内,就更是 “灭顶之灾”。

2010 年左右,在美国出现了几家利用藻类合成生物燃料的初创公司。多家公司声称,将为市场带来更具有价格竞争力的藻类生物燃料。包括 Sapphire Energy、Solazyme 和 Algenol 等在内的多家公司获得了大量公共和私人投资,并被寄予厚望。但由于技术挑战和 2015 年至 2016 年间油价下跌,藻类技术并没有带来任何具有商业可行性的燃料产品,上述企业要么破产,要么不得不彻底改变重点。

微藻降碳

微藻降碳

“藻类和蓝藻所面临的挑战归结为它们缓慢的生长周期,因此增加了制造成本。” 澳大利亚新南威尔士州初级产业部的研究科学家 Hugh Goold 说,藻类的复制速度不如生物技术应用中常用的细菌和酵母,这就提高了维持藻类生产所需的资源量。

藻类生物反应器

藻类生物反应器

多年来,细菌和酵母在生物技术应用(例如生产大宗化学品以及药物等高价值化合物)中已得到优化,这意味着光合生物难以在这些应用领域内与其竞争。“投资者必须清楚的是,利用藻类是为了能够生产出更便宜的产品,而不仅仅是使用‘产自藻类’作为噱头” Goold 说。

尽管面临这一挑战,藻类和蓝藻已经开始引起新的细分市场的兴趣,在这些市场中,它们或将产生出优于传统生物生产方法的关键优势。

瞄准食品行业

微藻利用鲜艳的色素(如叶绿素、类胡萝卜素和藻蓝蛋白)捕捉阳光。在很久以前,螺旋藻和小球藻已经作为食品补充剂和食品着色剂并进入市场。此外,藻类也是蛋白质的优质来源,这为人造肉和纯素食品的生产提供了机会。

近年来,随着 “食品植物化” 逐渐成为流行趋势,有越来越多的食品行业大咖开始认识到藻类产品的潜在价值。

作为一家大型食品和消费品生产商,联合利华已经看到了微藻的营养潜力,其于 2020 年开始与英国微藻技术初创公司 Algenuity 展开合作,在植物基产品中进行创新。据介绍,Algenuity 开发了一种技术可显着降低微藻的叶绿素含量,同时保留其天然的营养功能,从而解决叶绿素含量高所带来的颜色深、口感苦涩的问题。

“藻类是优质植物蛋白的来源,” 联合利华科技副总裁曼 Manfred Aben 介绍,“这些产品将吸引各种消费者,既适用于纯素食者,也适用于希望减少动物产品消费的弹性素食者和肉食者。”

藻类食品

藻类食品

“在食品和饮料行业,微藻成分的机会巨大且切实可行,”Algenuity 首席执行官 Andrew Spicer 解释说。“我们还将扩展微藻成分在食品和饮料以外的市场中的应用,在这些市场中,可持续性、植物性和天然成分来源同样将成为强大的驱动因素。”

不仅是联合利华,早在 2019 年,雀巢即与荷兰食品和生化公司 Corbion etablished 展开了类似的合作伙伴关系,利用微藻提供 “可持续、美味和营养的植物基产品”。

不止食物和饲料

2011 年,Renana Krebs 从特拉维夫的申卡学院毕业并获得时尚学位。在从事时尚行业的工作期间,她意识到该行业对环境产生了巨大影响。服装和纺织品制造占全球碳排放总量的 10% ,废水排放总量的 20%。为寻找替代解决方案,Krebs 与她的父亲合作创立了 Algaeing,以提供基于藻类的纤维和纺织品。

据 Krebs 介绍,Algaeing 基于藻类技术,针对纺织和染色两项工艺进行了革新。目前,该公司主要与那些乐于向可持续解决方案支付更多费用的时尚品牌合作,通过调整技术和工艺使 “绿色” 纤维进入时尚产品中。

藻类纺织品

藻类纺织品

Renana Krebs 还表示,目前已有来自其它行业的公司提出了使用 “绿色” 纤维的业务需求。在她看来,藻类将成为对可持续发展最具有影响力的资源之一。

除了时尚和服装行业之外,藻类还可用于生产日常石化产品的可持续替代品。

例如,美国初创公司 Algenesis 使用海藻油作为石油的替代品。由于其创始人都是冲浪爱好者,这家初创公司推出的两款首批产品是由可生物降解的藻类生物聚合物制成的冲浪板和人字拖。而另一家初创公司 Living Ink 则正在开发以藻类为原料的可持续墨水产品。

在解决了最初的一些小问题之后,藻类正在准备重新进入市场。该领域的新一代初创公司正在通过藻类搭建跨领域之间的联系,同时,他们也在围绕客户对于环保产品的需求进行品牌建设。

显而易见的是,蓝藻和藻类不会在传统应用中取代细菌和酵母的地位。然而,它们也具有独特的产品特征和商业潜力,有待更多的技术研究和大胆的商业探索。

 

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