一条油棕榈种植在印度尼西亚西卡利曼丹西部的雨林中侵占。

一条油棕榈种植在印度尼西亚西卡利曼丹西部的雨林中侵占。Nanang Sujana / Cifor

合成棕榈油可以帮助拯救世界的热带森林吗?

许多初创企业正在实验室中创建合成的棕榈油,希望减缓热带森林造成油棕植物的损失。但是棕榈油是使用最广泛的植物油,大规模生产合成版本仍然是一项艰巨的挑战。

汤姆·杰弗里斯(Tom Jeffries)和汤姆·凯勒尔(Tom Kelleher)在研究工业有用的微生物时在罗格斯大学(Rutgers University)在罗格斯大学(Rutgers University)见面。杰弗里斯(Jeffries)继续在美国农业部开展酵母基因组学计划;Kelleher在生物医学行业花了数十年的时间,与胰岛素这样的生物制剂合作,这些生物制剂是由巨型生物变化的微生物在巨型发酵桶中产生的。2007年,两人团聚在国家科学基金会的赠款后面建立一家公司。叫木质组这家位于威斯康星州的初创公司旨在通过喂养酵母菌农业废物来找到更好的方法来生产低碳燃料。

然而,杰弗里斯(Jeffries)和凯勒尔(Kelleher)在几年后将他们的努力转变为全球环境问题:棕榈油。

世界上最便宜,最广泛使用的植物油,棕榈油的生产是一种主要驱动程序热带地区的森林砍伐和生物多样性丧失。188金博网注册就送188棕榈油行业的这些和其他问题,例如剥削性劳动惯例,多年来一直对更可持续的选择产生了兴趣。但是,事实证明,良好的替代方法很难得到:其他植物油与棕榈油具有类似的缺点,并且在需求不断上升的情况下,可持续的林业实践并不总是有效的。如今,世界每年消耗近7000万吨棕榈油,从牙膏和燕麦奶到生物柴油和洗衣粉的所有食品。需求预计超过两倍到2050年。

但是,随着生物工程的进步和对可持续性的越来越关注,像Xylome这样的许多公司已经开发了微生物油,他们说可以为棕榈油提供替代品,同时避免其最大的破坏性影响。他们加入了许多其他合成生物学公司 - 来自新型的风险生物燃料和肥料到实验室种植的肉- 渴望解决环境问题,但要分享类似的挑战来扩展生产并证明其方法实际上比他们试图解决的问题更可持续。

全球北部的新兴生物技术行业将如何影响全球南方的棕榈油基础生计?

去年,一家名为C16生物科学在曼哈顿开设了一个闪闪发光的新实验室,以开发微生物棕榈油替代品,并得到了比尔·盖茨(Bill Gates)气候解决方案投资基金的2000万美元的支持突破性能源冒险。一个名为加利福尼亚的初创公司基弗尔迪还在努力使用从大气中捕获的碳生产酵母油,还有团队巴斯大学的生物工程师正在工作,以扩大自己的油性酵母菌菌株。Xylome最近向许多大型棕榈油供应商和FDA进行了测试。

尽管以可能与耕种的棕榈油竞争的成本扩展生产面临巨大的挑战,并且关于全球北部新兴生物技术行业如何影响全球南部的棕榈油基于棕榈油的生计仍然存在问题,但这些微生物可以帮助遏制油棕的无情生长威胁着南亚,非洲和中美洲边境的生物多样性地区。如果酵母油能够达到足够低的价格来与树木竞争(这是一个很大的IF),“这将在棕榈油的来源中产生巨大的影响,”现任Xylome的首席执行官Kelleher说。“那时都是微生物。”

在变焦上,凯勒尔(KelleherLipomyces Starkeyi。通过显微镜,酵母类似于洗碗肥皂。他说:“您正在看实际上被压扁的酵母。”“由于这些酵母中生产的石油量,它们被压在外墙上。”在玉米糖浆上喂食,遗传改变的菌株能够赋予其总重量的大部分为脂质。凯勒尔说:“如果我们继续喂食糖,他们会做我们要做的事情。”“他们变得很大。”

木糖菌的专有酵母菌菌株,产生类似于棕榈油的油。

木糖菌的专有酵母菌菌株,产生类似于棕榈油的油。木质组

2013年,现任Xylome总统杰弗里斯(Jeffries)注意到这种菌株的油与棕榈油非常相似,棕榈油以其饱和和不饱和脂肪的独特融合而受到珍视。这种混合在室温下是固体,在体温下液体非常适合巧克力涂料,肥皂和化妆品。多功能棕榈油的其他部分被用作燃料,溶剂,润滑剂,以及许多其他产品,尤其是在中国,印度和印度尼西亚。

偶然发现了酵母油与棕榈油的相似之处 - Xylome正在去柴油。但是杰弗里斯(Jeffries)和凯勒尔(Kelleher)意识到,当凯勒尔(Kelleher)的女儿告诉他对无棕榈油的化妆品的日益兴趣解决以解决多年来确定的环境问题时,棕榈油的替代品可能会有一些东西。国际行动主义靶向不可持续的棕榈油。

尽管棕榈油的生产造成了全球森林砍伐的不到1%,但2018年报告来自国际自然保护联盟,这是热带地区森林砍伐的主要原因。例如,在婆罗洲,油棕种植在过去二十年中占所有森林砍伐的一半以上。未来的需求可能会导致更多的森林砍伐。同一份报告发现,从猩猩,老虎到捕蝇器和大象,可能会影响超过100万英里的生物多样性热点,可能会受到油棕榈栽培的威胁,可能影响所188金博网注册就送188有受威胁的鸟类,哺乳动物和两栖动物的40%以上。这种森林砍伐也创造了温室气体排放,随着富含碳的泥炭在维尔京森林下堆积,树木被烧毁以清理土地以供种植。

面临的挑战是使酵母以与常规农业竞争的规模和价格榨汁。

认识到这些影响,供应商 - 通过像可持续棕榈油的圆桌会议(RSPO)自2007年以来已认证棕榈油供应链,一直在寻求增加对棕榈油生产的监督,以确保不会在生物多样性或富含碳的土地上种植农作物。环境科学家珍妮丝·李(Janice Lee)说,虽然越来越多的棕榈种植者获得了认证,但这种方法有局限性。例如,很难证明小农种植者,他们在某些地区统称大多数棕榈油生产。她说:“认证不是银弹。”大约20%的棕榈油生产获得了RSPO认证。

找到棕榈油的替代品已被证明更具挑战性。其他热带油(例如椰子油)的产量低于油棕的产量,如果在相同的规模上种植会产生更大的影响。其他非热带油(例如大豆或玉米油)可以在生物多样性的热带地区种植,但它们需要额外的加工来在许多应用中替代棕榈油。该处理很昂贵,并产生反式脂肪,FDA在2015年在美国禁止使用。

凯勒尔(Kelleher)和杰弗里斯(Jeffries)决定将其酵母推销为更好的选择。实验室中的微生物产生的油具有脂质剖面几乎与棕榈油相同的油。The “bugs,” as they refer to the yeast, can also be fed with materials that don’t require tropical agriculture, such as corn or sugar cane, or waste materials, like corn husks and wheat stalks, which could substantially reduce production costs. The microbial oils could also be produced anywhere, reducing the distance between factory and consumer.

森林在印度尼西亚巴布亚州的棕榈油种植园被清理。

森林在印度尼西亚巴布亚州的棕榈油种植园被清理。绿色和平

面临的挑战是使酵母以与传统农业竞争的规模和价格榨汁,并能够迅速做到这一点,以遏制破坏性的油棕榈开发。

技术进步可能会有所帮助。在其曼哈顿实验室中,C16 Biosciences正在优化条件,以保持其转基因酵母菌菌株快乐。巴斯大学大学的化学工程师克里斯托弗·查克(Christopher Chuck)也在研究更具生产力的酵母菌菌株,但他的团队并没有用基因编辑工具来修改微生物,而是依赖于导向进化的过程。这涉及将酵母菌菌落暴露于一定的压力方案中,以刺激它们从更便宜的原料中产生更多的油。查克说,这种方法可以导致更强大的微生物。它还避免了控制转基因生物的法规。

Xylome,该木质组拥有有关基因修饰酵母菌物种的方法的专利Lipomyces Starkeyi,正在努力增加其玉米糖菌株的产量。开发中的另一种压力可以是从乙醇生产中喂食的废产品,以生产石油,凯勒尔声称最终可以以当前马来西亚棕榈油的当前价格生产一半的石油。几十年来,关于使用这种纤维,生物燃料的“纤维素”原料的研究表明,这是一个难以捉摸的目标,但是Kelleher和Jeffries充满信心,公司有信心该公司可以得到这种工作方法。杰弗里斯说:“纤维素最终将占上风。”

如果环保消费者愿意接受无棕榈油产品的价格更高的价格,那么价格可能会减少。

国家可再生能源实验室的生物工程师杰弗里·里格(Jeffrey Linger)评论说,这种微生物油替代品的开发是值得追求的,尽管他认为这些公司很难开发出可以大规模制造的可行菌株,并且可以使用纤维素的菌株原料。他说:“您可以转动这么多旋钮,所以我不想说这是不可能的。”“我也不想说这很容易。”

即使有改善的应变,也可以推动微生物的距离。在一个“科学限制”模型,查克(Chuck)的小组设想了一种微生物油可能在未来与棕榈油价格均等的方式。他们发现,即使在理想的情况下,微生物油仍然比栽培棕榈油更昂贵,而且最可能的情况是微生物油贵四倍贵。李说:“我不知道谁会为此付出代价。”但是,如果更多有价值的副产品查克说,氨基酸或蛋白质可以与油一起制造,微生物油可以合理地与传统的棕榈油竞争。如果有意识的消费者愿意接受无棕榈油产品的价格更高的价格,价格也可能不大。

Chuck说,要生存下来,微生物的替代方案也需要加入监管政策,从而淘汰不可持续的生产棕榈油并帮助生产国多样化其经济。补贴或碳税也可以改善酵母油的前景,因为微生物油的碳足迹可能低于在砍伐土地上种植的棕榈油。但是,酵母油的全部生命周期排放尚未详细研究

巴斯大学的化学工程师克里斯托弗·查克(Christopher Chuck)正在努力生产能够从更便宜的原料中产生更多油的酵母。

巴斯大学的化学工程师克里斯托弗·查克(Christopher Chuck)正在努力生产能够从更便宜的原料中产生更多油的酵母。巴斯大学

“我们如何确保我们不会用另一件事代替另一件事?”查克说。

很久以前,在任何微生物油都可以提供之前,遏制棕榈油生产的直接影响将需要更可持续的林业,Sara Cowling是《可持续棕榈油》圆桌会议的发言人Sara Cowling在一封电子邮件中写道。“我们的立场仍然是棕榈油能够应该可持续生产。”印度尼西亚小农户棕榈油联盟研究的创始人戴安娜·查莉尔(Diana Chalil)补充说,也可以通过帮助小型持有人种植者提高其现有油棕榈作物的产量来预防未来的森林砍伐。

确实,每年生产7000万吨石油,有一个以上的解决方案。查克说,微生物油不必替代全部甚至大多数传统的棕榈油生产即可获得巨大的环境利益。他们只需要遏制该行业的增长,并且可以从更昂贵的产品(例如Cosmetics)中取代棕榈油,这是C16 Biosciences和Xylome等战略公司正在追求的战略公司。

凯勒尔说:“我认为我们不会破坏他们今天的生产。”“我们确实代表了该行业发展的替代方法。”

这可能是一个不太可能的变化的开始。