تعمل التكنولوجيا التي تعمل بالطاقة الشمسية على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أحماض أمينية لتوفير البروتين المستدام
طور باحثون في ألمانيا عملية تعمل بالطاقة الشمسية تنتج الأحماض الأمينية، وهي اللبنات الأساسية للبروتينات، من ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين والميثانول. تم تطوير هذه التقنية من قبل علماء في جامعة ميونيخ التقنية (TUM). ويعتقدون أنه يمكن أن يوفر طريقة أكثر استدامة لتصنيع الأحماض الأمينية لتغذية الماشية وإنتاج اللحوم المستنبتة. ووفقا للفريق، يأتي هذا الابتكار في وقت من المتوقع أن يرتفع فيه الطلب العالمي على الغذاء بنحو 60% بحلول عام 2050. وفي المقابل، من المتوقع أن تزيد الأراضي الزراعية الجديدة بنسبة حوالي 2% فقط. ويمكن لهذه الطريقة أيضًا أن تقلل الاعتماد على الزراعة كثيفة البحث. وقال فولكر سيبر، أستاذ كيمياء الموارد الحيوية ورئيس جامعة TUM Campus Straubing: “على المدى الطويل، يمكن أن يساعد هذا النهج في تحقيق استخدام أكثر إنتاجية للأراضي المتاحة وتمكين إنتاج أكثر استدامة للأحماض الأمينية”. تغذية أكثر استدامة يعمل النظام عن طريق تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء من خلال الأنظمة الكهروضوئية. يتم بعد ذلك استخدام هذه الكهرباء لإنتاج الهيدروجين، والذي يتم دمجه مع ثاني أكسيد الكربون المحتجز لإنتاج الميثانول، وهو مادة كيميائية صناعية تستخدم على نطاق واسع. وفي الوقت نفسه، تقوم الإنزيمات المتخصصة بعد ذلك بتحويل الميثانول من خلال سلسلة من التفاعلات إلى أحماض أمينية. بالنسبة للمشروع، أظهر الفريق إنتاج سبعة أحماض أمينية، بما في ذلك الجلايسين، والسيرين، وإل-ألانين، وحمض الأسبارتيك، وإل-فالين، وحمض الجلوتاميك، وإل-برولين. يحدد اختيار الإنزيمات الأحماض الأمينية التي يتم إنتاجها في هذه العملية. طور الباحثون نظامًا معياريًا يمكّنهم من إنتاج سبعة أحماض أمينية مختلفة. مصدر الصورة: Jan Winter / TUM وفقًا للفريق، يقدم هذا النهج بديلاً للاعتماد على النباتات كمصدر أساسي لإنتاج البروتين. يقول سيبر: “تستخدم النباتات ضوء الشمس لبناء الكتلة الحيوية، لكنها غير فعالة نسبيًا في القيام بذلك”. “نحن نبحث عن مسار بديل يتم من خلاله تحويل الطاقة المتجددة أولاً إلى حاملات طاقة كيميائية ومن ثم إلى وحدات بناء بروتينية قيمة.” تعتمد المنصة المعيارية على عمل الفريق في عام 2023، عندما قاموا بإنتاج الحمض الأميني L-alanine من الميثانول الأخضر. أشارت فيفيان ويلرز، الباحثة في TUM، إلى أن “ما بدأ بحمض أميني واحد يتطور بشكل متزايد إلى منصة تكنولوجية لإنتاج وحدات بناء البروتين من الطاقة المتجددة”. الاستخدامات المحتملة كشفت فيكتوريا ليمان، باحثة الدكتوراه في TUM، أن أبقار الألبان تحتاج إلى علف غني بالأحماض الأمينية للحفاظ على إنتاج الحليب العالي. وفي الوقت نفسه، يتم استخدام ملايين الأطنان من وحدات بناء البروتين هذه في علف الماشية كل عام. وأوضح ليمان: “ومع ذلك، فإن إنتاجهم يستهلك كميات كبيرة من الأراضي والمياه والموارد الأخرى”. “أردنا إيجاد طريقة أكثر كفاءة في استخدام الموارد لتلبية هذا الطلب على البروتين.” ولكن وفقا للباحثين، يمكن أن يكون لهذه التكنولوجيا تطبيقات تتجاوز أعلاف الماشية. تعتبر الأحماض الأمينية أيضًا مكونات أساسية في الوسائط المغذية المستخدمة في زراعة اللحوم المزروعة. ويمكن لهذه العملية أيضًا أن تقلل الاعتماد على مكونات الأعلاف الغنية بالبروتين مثل فول الصويا، والذي غالبًا ما يرتبط باستخدام كبير للأراضي وتأثيرات بيئية. في الوقت الحالي، لا تزال التكنولوجيا في مرحلة إثبات المفهوم. على الرغم من نجاح الفريق في عرض سلسلة الإنتاج الكاملة، إلا أن الإنتاج لا يزال منخفضًا جدًا بحيث لا يمكن نشره تجاريًا. إنهم يعتزمون الآن جعل الإنزيمات المحولة للميثانول أكثر كفاءة. وخلص سيبر في بيان صحفي إلى أن “عملنا هو في المقام الأول دليل على الجدوى التكنولوجية”. “لقد أظهرنا أنه يمكن إنتاج مجموعة واسعة من الأحماض الأمينية ذات الصلة بيولوجيا من الميثانول المعتمد على ثاني أكسيد الكربون.” وقد نشرت الدراسة في مجلة نيتشر كوميونيكيشنز.
تم النشر: 2026-07-23 14:21:00
