Il consumo di carne negli alimenti non è etico nei confronti degli animali e porta a un aumento significativo delle emissioni nocive nell'atmosfera, che influenzano il cambiamento climatico globale. Questa situazione può essere cambiata? È improbabile che tutte le persone sulla terra diventino vegane, ma la carne può essere coltivata artificialmente da cellule staminali animali. Quindi l'uscita è stata trovata? Sì, dicono gli scienziati. Non proprio, sostengono ecologisti e tecnologi. La produzione di carne artificiale è ancora troppo costosa economicamente e, stranamente, lascia un'impronta di carbonio più abbondante rispetto alla coltivazione di carne convenzionale. Tuttavia, i sostenitori del nuovo prodotto non perdono la speranza di portarlo sul mercato su scala industriale.
A settembre, i produttori russi hanno annunciato che si stavano unendo alla tendenza globale della "carne coltivata". Secondo gli ideologi di questo business, invece di uccidere animali per la carne, le fibre muscolari possono essere coltivate in un bioreattore dalle cellule staminali in uno speciale mezzo nutritivo.
Questo prodotto è noto anche come "carne in provetta" e "carne pulita". Quest'ultimo termine implica che le tue polpette saranno eticamente e rispettose dell'ambiente.
Il digiuno e la sua carne
L'idea di produrre carne in una provetta (o meglio, in una capsula di Petri) è nata dalla biomedicina: i progressi nella coltivazione di cellule staminali e la stampa 3D di organi hanno ispirato anche i tecnologi alimentari. Infatti, se il tessuto può essere coltivato in laboratorio per il trapianto, perché non coltivarlo per il cibo?
Il principio della crescita della carne in una forma semplificata ripete il principio della crescita di qualsiasi tessuto: le cellule staminali vengono isolate da un campione di muscoli animali, che vengono poi moltiplicate in uno speciale mezzo nutritivo contenente ormoni e fattori di crescita e costrette a differenziarsi in fibre muscolari.
Il processo di cottura della carne artificiale nel laboratorio della pianta degli ingredienti alimentari di Ochakovo.
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Campioni di cellule di carne artificiali nel laboratorio dello stabilimento di Ochakovo Food Ingredients.
Esperimenti simili con l'obiettivo di ottenere un prodotto commestibile sono stati condotti nei laboratori sin dagli anni '90, ma la divulgazione dell'idea è in gran parte dovuta al merito dello scienziato Mark Post dell'Università di Maastricht (Paesi Bassi). Nel 2013 ha presentato ai giornalisti il primo hamburger con una cotoletta a base di cellule muscolari di mucca coltivate nel suo laboratorio.
Alla presentazione, la cotoletta è stata preparata dallo chef e consumata cerimonialmente dalla critica culinaria. A giudicare dalle recensioni, il prodotto somigliava in tutto e per tutto alla carne “tradizionale”, tranne per il fatto che non era così succosa. Nel 2015 Post ha fondato Mosa Meat, azienda che ottimizza la produzione di carne in laboratorio, con l'obiettivo di portare il prodotto sul mercato entro il 2021.
La prima cotoletta è stata coltivata in tre mesi e costa ai creatori trecentomila dollari. Tuttavia, la presentazione ha stimolato l'interesse delle imprese e degli investitori per la "carne pulita", che ha portato alla nascita di molte startup volte a snellire il processo. Già nel 2017, il costo delle fibre muscolari dal laboratorio era di 5mila dollari al chilogrammo e ad oggi è diminuito parecchie volte di più.
Secondo Forbes, almeno 26 aziende stanno attualmente sviluppando "carne pulita" nel mondo, il cui obiettivo è rendere disponibile un prodotto al consumatore di massa.
Quanto costa coltivare
Immaginiamo di voler coltivare un pezzo di tale carne da zero. Innanzitutto, dobbiamo attrezzare il laboratorio: acquistare centrifughe, un microscopio, una scatola a flusso laminare per lavori sterili, un'autoclave, un incubatore a CO2 per mantenere la concentrazione di anidride carbonica richiesta nella coltura di partenza e diversi bioreattori di diversi volumi per far crescere la biomassa in diversi stadi di "maturazione".
Quindi è necessario ottenere cellule staminali da cui verrà coltivata la coltura. Si isolano al meglio da un campione muscolare di un giovane animale (ad esempio, un vitello appena nato) utilizzando una tecnologia speciale che include la lisi dei tessuti e la selezione delle cellule.
Scienziati che lavorano all'ottimizzazione della tecnologia stanno discutendo la creazione di una biobanca di cellule staminali da cui sarà possibile prelevare il campione necessario per la produzione - questo dovrebbe ridurre leggermente il costo del processo.
Inoltre, la coltura cellulare deve essere coltivata in una fiaschetta di coltura e quindi coltivata in sequenza in diversi bioreattori con agitazione e aerazione in un mezzo nutritivo (se vogliamo davvero far crescere molte cellule). Successivamente, le cellule dovranno essere rimosse dal bioreattore e seminate su un'impalcatura commestibile (ad esempio, dal collagene), che darà al prodotto l'aspetto di un pezzo di carne.
L'intero processo richiederà circa 40 giorni, durante i quali sarà necessario monitorare la sterilità del processo.
Schema del processo tecnologico proposto di coltivazione della carne in laboratorio.
Il costo del mezzo nutritivo costituirà la parte del leone nel costo finale del prodotto finale; in produzione verrà consumato in centinaia di litri. Gli analisti stimano che il costo della "carne pulita" sarà paragonabile al costo della carne tradizionale, quando il prezzo di un litro di mezzo non sarà molto più alto di un dollaro.
Nel frattempo costa più di trecento dollari al litro nella versione più economica.
Come ottimizzare il tuo ambiente
Il terreno ha una composizione complessa e deve contenere le proteine, i lipidi, i sali, gli amminoacidi, le vitamine e gli ormoni necessari. Gli sviluppatori si sono posti il compito, in primo luogo, di eliminare le fonti di origine animale (ad esempio, il siero di vitello fetale, che viene spesso aggiunto al mezzo per fornire la composizione desiderata) e, in secondo luogo, di rendere il mezzo il più economico possibile.
Per fare ciò, gli scienziati cercano di ridurre al minimo il numero di componenti, raccolgono i media dalle proteine ricombinanti (cioè quelle prodotte in microrganismi come E. coli e lievito) e cercano componenti vegetali adatti.
Secondo i calcoli degli esperti del The Good Food Institute, il prezzo del terreno di coltura può essere ridotto di altre 10-1000 volte se ottimizziamo la produzione di fattori di crescita ricombinanti, i componenti più costosi del terreno, senza i quali le cellule staminali semplicemente non cresceranno e non si differenzieranno.
L'elenco dei componenti del mezzo con il costo indicato per 20 mila litri.
La pianta degli ingredienti alimentari di Ochakiv, discussa all'inizio dell'articolo, ha riferito che il primo pezzo di "carne" da 40 grammi gli è costato 900 mila rubli. Questo importo non includeva le attrezzature di laboratorio, per le quali furono spesi altri 9 milioni di rubli.
Il direttore dell'impresa, Alexander Savkov, ha confermato che i principali costi associati alla crescita delle cellule ricadevano sul mezzo di crescita. È vero, nel suo laboratorio hanno usato un ambiente importato di fabbricazione svizzera utilizzato nella biomedicina. Gli sforzi principali dei tecnologi dell'impresa, come i loro colleghi stranieri, saranno diretti alla creazione di un analogo economico.
I tecnologi devono affrontare compiti davvero difficili, perché la "carne pulita" dovrà essere coltivata su vasta scala - molto più grande di quanto l'industria ora coltivi cellule di mammiferi, che, ad esempio, vengono utilizzate per produrre anticorpi.
Cosa c'è che non va nelle mucche
Oltre all'ovvio aspetto etico (uccisione di animali), che costringe molte persone a diventare vegetariane, l'allevamento degli animali provoca notevoli danni ambientali. L'allevamento del bestiame contribuisce al 14,5% delle emissioni totali di gas serra nell'atmosfera, mentre i pascoli e le colture foraggere rappresentano l'80% dei terreni agricoli.
Allo stesso tempo, l'allevamento di animali fornisce solo il 37% delle proteine alimentari. I gas serra dominanti del bestiame sono il metano del bestiame. In termini di accelerazione del riscaldamento globale, è 28 volte più pericoloso dell'anidride carbonica.
Tuttavia, il maggior contributo alle emissioni non è dato dal bestiame stesso, ma dalle operazioni per il suo mantenimento: smaltimento del letame, produzione di fertilizzanti, aratura della terra e produzione di foraggio. Secondo le previsioni dell'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, entro il 2050 la domanda di prodotti zootecnici aumenterà del 70 per cento. Sembra che questo settore abbia davvero bisogno di ottimizzazione.
Questi fatti vengono utilizzati dagli sviluppatori di "carne pulita" quando si rivolgono agli investitori per ottenere finanziamenti. Promettono che, in caso di successo, la quota di carne "tradizionale" sul mercato nei prossimi 20 anni scenderà al 40% e il numero di bovini si ridurrà da un miliardo e mezzo a diverse decine di migliaia.
Mosa Meat, in particolare, afferma che la produzione del suo prodotto richiederà il 99% in meno di terra e il 96% in meno di acqua rispetto alle condizioni di allevamento convenzionali e le emissioni di gas serra saranno ridotte del 96%.
La cui traccia è peggiore
Tuttavia, gli scienziati stanno già mettendo in dubbio la compatibilità ambientale incondizionata della carne da una provetta. I ricercatori di Oxford hanno calcolato quale impronta di carbonio lascerà la produzione di "carne pulita" in un bioreattore su un mezzo nutritivo contenente estratto cianobatterico e fattori di crescita prodotti nelle cellule di E. coli.
I calcoli includevano non solo fattori come la produzione di fertilizzanti per la crescita di cianobatteri, ma anche l'elettricità spesa per sterilizzare i componenti del mezzo. Il modello è stato compilato per tre località con diversi "costi di carbonio" per la generazione di elettricità: Thailandia, Spagna e California.
A seconda della tecnologia di produzione, i risultati variavano da 1,7 a 25 chilogrammi di equivalenti di anidride carbonica per chilogrammo di prodotto. Allo stesso tempo, gli scienziati hanno stimato la diffusione dei valori dell'impronta di carbonio per la produzione di un chilogrammo di carne bovina a 28-43 chilogrammi di CO2 equivalenti.
Confronto dell'impatto sul riscaldamento globale della produzione tradizionale di carne bovina (Svezia, Brasile, USA) e della carne coltivata secondo diversi scenari (allevati) a lungo termine. Il diagramma presume che la carne coltivata sostituirà la carne di manzo.
Sebbene a prima vista la carne coltivata abbia effettivamente un vantaggio ecologico rispetto alla carne bovina, gli autori del lavoro ricordano che il contributo principale al valore di carbonio della carne bovina proviene dal metano. La sua vita nell'atmosfera è di 12 anni, mentre l'anidride carbonica non va da nessuna parte da lì. Quindi, a lungo termine, la carne coltivata può essere ancora più pericolosa per il riscaldamento globale a causa del suo contributo "puro" di carbonio.
Tuttavia, Alexei Kokorin, direttore del Programma per il clima e l'energia del World Wildlife Fund (WWF), ritiene che a breve termine, il metano, prodotto principalmente da vacche da latte, non dovrebbe essere scontato. “L'energia derivante dalla decomposizione del metano si accumula infine negli strati superiori dell'oceano. Il risultato di ciò, tra le altre cose, è un aumento della frequenza di fenomeni naturali estremi, ad esempio, i venti degli uragani - quello che vediamo in questo momento , commenta il climatologo.
Vale anche la pena considerare che la produzione di carne bovina è la più costosa rispetto ad altri tipi di carne. Produrre un chilogrammo di pollo ci costa circa cinque chilogrammi di CO2 equivalente, che è già abbastanza paragonabile alla produzione di "carne pulita", la cui impronta di carbonio non dipende dalla carne di cui viene coltivata nel bioreattore.
Il costo di un chilogrammo di prodotti agricoli in carbonio equivalente. I valori minimi sono per le radici e i valori massimi per il manzo e l'agnello.
Cos'è la carne
La carne pulita deve ancora arrivare sul mercato, ma i produttori di carne tradizionali stanno già adottando misure per proteggere i loro prodotti dalla concorrenza. L'anno scorso, la US Cattleman's Association ha presentato una petizione all'Ispettorato statale dell'agricoltura (FSIS) per vietare a tutti gli alimenti diversi da quelli derivati direttamente dagli animali di essere denominati carne.
Gli allevatori di bestiame si preoccupano non solo dei muscoli coltivati in laboratorio, ma anche di una varietà di prodotti proteici vegetali vegani che vengono commercializzati come sostituti della carne. A differenza della carne coltivata, i loro prodotti sono già disponibili nei negozi e nei ristoranti.
Fondata dal professore di biochimica di Stanford Patrick Brown, Impossible Foods ha svolto molte ricerche per realizzare un prodotto che assomiglia alla carne in ogni modo. I ricercatori si sono resi conto che l'emoglobina (una proteina contenente eme nel sangue) conferisce molte proprietà alla carne e l'ha sostituita con l'emoglobina delle gambe, isolata dai noduli sulle radici dei semi di soia.
Per la produzione in serie di "carne vegetale", l'azienda ha stabilito la produzione di legemoglobina ricombinante in cellule di lievito. La Food and Drug Administration degli Stati Uniti ha già riconosciuto l'emoglobina delle gambe cotte come alimento sicuro e l'Impossible Burger, che è presumibilmente indistinguibile dal manzo, è ora disponibile in diverse catene di ristoranti negli Stati Uniti, inclusa la famosa catena Burger King.
Fondata nel 2009, Beyond Meat vende in tutto il mondo imitazioni vegetali di crocchette di pollo, hamburger di manzo e salsicce di maiale. Il loro sviluppo del prodotto è stato sponsorizzato anche da Bill Gates e Tyson Foods Corporation. Il tortino di hamburger è a base di estratto proteico di piselli, oltre a proteine di riso, olio di cocco, amido, lecitina e altri componenti non animali.
Sebbene tali prodotti siano ancora focalizzati sui vegani, la "carne pulita" è posizionata come un sostituto completo della carne normale. Tuttavia, a giudicare dai sondaggi, i potenziali consumatori sono più o meno equamente divisi in due campi: alcuni sono entusiasti dell'idea e persino pronti a pagare più del dovuto, mentre altri dichiarano che non mangeranno nulla di ciò che viene coltivato in laboratorio.
I tecnologi, ovviamente, sono un po 'furbi: a differenza di un pezzo di carne tradizionale, che contiene grasso e altri componenti, per cui molte persone amano il gusto del barbecue, la carne coltivata è un muscolo "secco".
Anche le autorità di regolamentazione sono ancora sospettose del nuovo prodotto: secondo gli esperti, la "carne pulita" dovuta alla tecnologia di produzione può contenere quantità eccessive di ormoni o fattori di crescita e un mezzo nutritivo di origine vegetale può provocare allergie nei consumatori.
Hai bisogno di mangiare di meno
Considerando le difficoltà tecnologiche sopra descritte e la necessità di passare attraverso le procedure di certificazione del prodotto, è improbabile che proveremo "carne pulita" nel prossimo futuro. Mentre i simulatori di carne a base vegetale entrano nel fiorente mercato asiatico, gli scienziati stanno confermando che le diete a base vegetale sono davvero le più sostenibili.
“L'ultimo rapporto dell'IPCC stima che le emissioni di gas serra da tutti gli alimenti del pianeta rappresentino circa il 30% delle emissioni totali. Allo stesso tempo, se l'umanità passa completamente a una dieta vegana, la quota di emissioni di cibo può essere ridotta del 15-20%. Anche se si passa a una dieta mediterranea che contiene abbastanza carne e pesce, le emissioni saranno notevolmente ridotte”, afferma Aleksey Kokorin.
Il processo di cottura della carne artificiale nel laboratorio della pianta degli ingredienti alimentari di Ochakovo.
Secondo un recente studio pubblicato su Science, l'allontanamento dalla carne e dai latticini tradizionali ridurrà i terreni agricoli del 75%, pur avendo cibo a sufficienza per tutti.
Per coloro che non sono pronti ad abbandonare del tutto i cibi animali e passare alle proteine della soia, Nature consiglia una dieta flexitariana ancora molto ecologica che contiene pollo, pesce e uova.
Tuttavia, le statistiche mostrano che nei paesi sviluppati almeno un terzo del cibo viene buttato via e la popolazione sta rapidamente aumentando di peso, quindi il primo passo nella lotta contro il cambiamento climatico può essere una semplice regola "mangiare di meno" - non importa quale.
Daria Spasskaya
