Ätliga mikroorganismer gör det möjligt att producera mat utan fotosyntes

En av de mer spännande möjligheterna är att på kemisk väg fånga upp och omvandla koldioxid i luften till enkla organiska föreningar som sedan används för att odla ätliga mikroorganismer. En sådan process (som redan är tekniskt genomförbar) betyder att det skulle vara möjligt att producera mat i stort sett var som helst i världen utan vare sig fotosyntes eller odlingsbar mark.

Var ska framtidens mat komma ifrån?

Just nu förutspås jordens befolkning nå elva miljarder år 2100. Att mätta denna befolkning och samtidigt försöka minska matproduktionens miljöpåverkan från dagens nivåer kommer att vara den ultimata utmaningen för mänskligheten detta sekel. Idag används redan ca 40 % av jordens isfria markyta för att producera mat. En tredjedel av den ytan används till att odla grödor som antingen blir till mat direkt eller används som djurfoder. De återstående två tredjedelarna används som betesmark.

Det finns idag inte särskilt mycket plats kvar på planeten för att kunna expandera vår matproduktion ytterligare utan att förstöra de orörda naturmiljöer som finns kvar. Då återstår det endast att försöka effektivisera matproduktionen så att mer mat kan produceras på en mindre markyta. I och med att en sådan stor markyta redan går åt till att producera mat till djur snarare än människor så skulle en uppenbar strategi vara att minska konsumtionen av animalieprotein, dvs. kött, ägg och mejeriprodukter. Dock förväntas konsumtionen av animalieprotein per person att öka ytterligare detta sekel pga. förbättrad levnadsstandard.

En annan åtgärd vore att minska matsvinnet, både före och efter maten når konsumenterna. Även om dessa åtgärder skulle vara framgångsrika så finns risken kvar att framtida klimatförändringar kommer att drabba jordbrukets produktivitet, t.ex. genom torka eller översvämningar. Detta skulle innebära att jordbruksmarken trots allt måste expandera ytterligare för att kunna bibehålla produktionsnivåer.

Ätliga mikroorganismer

Osäkerheten kring framtidens livsmedelsförsörjning har lett till en livlig debatt om nya sätt att producera mat t.ex. genom vertikalt jordbruk, ätliga insekter eller t.o.m. labb-odlat kött. En möjlighet som sällan förekommer alls i dessa debatter är möjligheten att istället odla ätliga mikroorganismer – bakterier, mikroalger, jäst- och mögelsvampar, i stor skala.

SLU-forskaren Tomas Linder, som är docent i mikrobiologi vid institutionen för molekylära vetenskaper, har nyligen publicerat en artikel i tidskriften Food Security där han diskuterar olika möjligheter att producera livsmedel och djurfoder som baserar sig på olika typer av mikroorganismer. Idag finns endast ett fåtal livsmedel på marknaden som i huvudsak består av mikroorganismer. Det kanske mest kända exemplet är köttersättningsprodukten Quorn, som består av protein från mögelsvampen Fusarium venenatum. Det finns dessutom en växande marknad för djurfoder som framställs av olika typer av mikroorganismer.

Mikroorganismer har ett antal egenskaper som gör dem till ett attraktivt alternativ till konventionella livsmedel och foder. Under rätt odlingsbetingelser så kan en del mikroorganismer växa väldigt snabbt – en bakteriecell kan t.ex. dela på sig var tjugonde minut medan en jästcell kan dela på sig var nittionde minut.

Mikroorganismer har ett relativt högt proteininnehåll och kan även producera ett antal vitaminer. Vissa mikroorganismer kan även producera viktiga fetter. De mikroorganismer som används till mat och foder idag odlas ofta på restprodukter från livsmedelsindustrin men det går även att använda enkla organiska råvaror som t.ex. kolväten, alkoholer och organiska syror. Det är odlingssubstratets ursprung som i slutändan avgör den mikrobiella produktens miljöpåverkan. Det går t.ex. att använda metangas för att odla bakterier som sedan kan användas till djurfoder. Men om metanet råkar kommer ifrån fossil naturgas snarare än biogas så är det likvärdigt med att använda naturgasen som fordonsbränsle – det fossila kolet i metanet kommer att hamna i atmosfären till slut.

Mat ur luften – men utan fotosyntes

Det som gör ätliga mikroorganismer till ett extra intressant alternativ för framtidens matproduktion är möjligheten att kombinera odling av mikroorganismer med de senaste teknikerna för kemisk omvandling av koldioxid i luften till enkla odlingssubstrat som metan, metanol, myrsyra eller ättiksyra. Detta innebär att koldioxid kan bli till mat helt utan fotosyntes.

All den mat som vi äter idag kommer ursprungligen ifrån koldioxid i luften som har omvandlats till biomassa tack vare den fotosyntetiska processen hos alger och marklevande växter. Det innebär att den mat som produceras tack vare fotosyntes måste ske i två dimensioner eftersom växter behöver ljusenergi och kan inte staplas ovanpå varandra. Mikroorganismer kan å andra sidan odlas i tre dimensioner t.ex. i stora jästankar med odlingsvolymer på upp till tusen kubikmeter. Eftersom mikroorganismernas odlingsmiljö (temperatur och tillförsel av luft och näringsämnen) kan kontrolleras exakt så kan odlingen också ske i princip var som helst – oberoende av lokala klimatförhållanden.

Verklighet eller science fiction

Hur långt är vi ifrån en process där vi kan producera ätliga mikroorganismer direkt från koldioxid i luften? Enligt Tomas Linder så finns redan tekniken.

– Vi skulle till exempel kunna använda existerande teknologier för att utvinna koldioxid ur luften, omvandla koldioxiden till metanol, använda metanolen för att odla bakterier och slutligen använda bakterierna som proteinfoder. Idag används drygt 120 miljoner hektar (ungefär lika mycket som Sydafrikas totala landyta) för att odla sojabönor till proteinfoder. Om vi ersatte hela världens produktion av sojabönor med bakterier som odlats på metanol så skulle hela processen få plats på en yta något mindre än Öland, berättar Tomas.

Att kunna producera en sådan mängd mat eller foder på en relativt liten yta är förstås väldigt intressant ur miljösynpunkt eftersom det skulle kunna skydda kvarvarande naturmiljöer från att tas i bruk. Dock efterlyser Tomas Linder hållbarhetsstudier för att avgöra exakt hur stora indirekta koldioxidutsläpp som skulle resultera från att bygga och driva en sådan omfattande industriell infrastruktur. Vad det hela skulle kosta är också oklart. Eller om konsumenter skulle vara villiga att äta mikroorganismer i högre grad än en enstaka Quorn-biff då och då.

– Jag tror den här teknologin först och främst kommer att tillämpas inom fodersektorn. Proteinfoder odlas idag över enorma arealer, avslutar Tomas.