چرا کشاورزی سلولی می‌تواند آینده کشاورزی باشد؟/کاهش گازهای گلخانه‌ای

ازآنجا که کشاورزی فعلی نقش قابل‌توجهی در انتشار گازهای گلخانه‌ای دارد، دانشمندان به دنبال راه‌های جایگزینی مانند کشاورزی سلولی برای کاهش انتشارات هستند.

پرورش دام سهم مهمی در انتشارات اقلیمی صنایع غذایی دارد، اما دانشمندان و تعداد رو به افزایشی از شرکت‌ها امیدوار هستند تولید گوشت (هر نوع گوشتی از گوشت گاو گرفته تا گوشت بوقلمون و حتی ماهی) به کمک کشت‌ سلولی در آزمایشگاه راه‌حلی در این زمینه ارائه دهد.

لیوانی از قهوه کف‌داری که توسط پرومال گاندی عرضه می‌شود، مانند هر لاته دیگری است که ممکن است در طول توقف صبحگاهی در کافه از آن لذت ببرید، به‌جز اینکه شیر موجود در این فنجان قهوه از گاو به‌دست نیامده است، بلکه توسط قارچ‌ها تولید شده است.

گاندی و رایان پاندیا، مهندس زیستی همکارش که هم‌بنیان‌گذاران استارتاپی به نام پرفکت دی (Perfect Day) هستند، قارچ‌ها را به توالی‌های ژنی مجهز می‌کنند که گاوها از آن‌ها برای تولید برخی پروتئین‌های شیر مانند پروتئین آب پنیر استفاده می‌کنند. آن‌ها به‌جای گرفتن DNA از گاو، از ژن‌های رمزگشایی‌شده برای پروتئین‌های شیر استفاده می‌کنند و آن ژن‌ها وارد قارچ‌ها می‌کنند. سپس، در فرایند تخمیر، قارچ پروتئین‌های موردنظر را تولید می‌کند. محصول حاصل می‌تواند برای تولید مایعی با خصوصیات مشابه شیر حیوانات یا برای تهیه‌ی بستنی‌ها یا پنیرهای خامه‌ای بدون نیاز به حیوانات به کار برد.

مورد فوق یکی از تلاش‌های فراوان برای پیدا کردن راه‌های جایگزین تولید غذا بدون استفاده از حیوانات است که به آن «کشاورزی سلولی» گفته می‌شود. ایده این روش، تولید گوشت، شیر یا دیگر محصولات حیوانی بدون نیاز به پرورش و کشتار حیوانات است. پرورش غذا به این روش برای سیاره زمین نیز می‌تواند مهربانانه‌تر باشد.

بخش پرورش دام‌ها به‌تنهایی مسئول حدود ۱۴/۵ درصد از انتشارات گازهای گلخانه‌ای جهان است. صنعت غذا، به‌طور‌کلی، یک سوم انتشارات کربنی ما را تولید می‌کند.

تهیه‌ی غذای میلیاردها نفر که روی زمین زندگی می‌کنند، کار دشواری است و احتمالا با افزایش جمعیت انسان‌ها سخت‌تر نیز خواهد شد.

جنگل‌زدایی، حمل‌و‌نقل، مدیریت ضایعات غذایی و ذخیره مواد غذایی، هر مرحله از زنجیره‌ی غذایی با آثار کربنی بالای خود همراه است. اگر جهان می‌خواهد به هدف انتشارات کربنی صفر خالص تا وسط قرن برسد، همان‌طور که در توافق‌نامه پاریس درمورد تغییرات اقلیمی تعیین شده است، صنعت غذا نیز باید نقش خود را ایفا کند. اما با نزدیک شدن به سال ۲۰۵۰، غذایی که می‌خوریم ممکن است چگونه تغییر کند؟

گاندی و پاندیا که در برکلی کالیفرنیا مستقر هستند، امیدوار هستند بخشی از این راه‌حل باشد. دانشمندان دیگر در سراسر جهان نیز به همین شکل امیدوار هستند غذاهایی را تولید کنند که شبیه گوشت و محصولات لبنی باشند ولی در آزمایشگاه تولید شوند.

رایان پاندیا و پرومال گاندی از قارچ‌هایی که ازنظر ژنتیکی دستکاری شده‌اند، برای تولید پروتئین‌های شیری که در محصولات لبنی یافت می‌شود، استفاده کرده‌اند

شرکت TurtleTree Labs در سنگاپور اولین شرکت در جهان است که از سلول‌های بنیادی پستانداران برای تولید شیر استفاده می‌کند و در رآکتورهای زیستی بزرگ سلول‌ها را به تولید شیر وامی‌دارد.

با کاهش نیاز به گاوهای شیری، چنین راه‌حل‌هایی ممکن است میزان متان را نیز کاهش دهد. متان گاز گلخانه‌ای قوی است که در جریان ۱۰۰ سال اولی که در اتمسفر قرار دارد، در‌مقایسه‌با کربن‌دی‌اکسید، ۲۵ برابر گرمای بیشتری را در خود به دام می‌اندازد. این گاز توسط میلیون‌ها گاو در سراسر جهان حین هضم غذا تولید می‌شود.

شرکت سنگاپوری می‌گوید این روش می‌تواند هزینه‌های حمل‌و‌نقل و انتشارات را نیز کاهش دهد، زیرا رآکتورهای زیستی می‌توانند به‌جای مزارع، در محلی مستقر شوند که به محل فروش شیر نزدیک است.

از فناوری‌های مشابهی برای تولید گوشت در آزمایشگاه با رشد آن با استفاده از سلول‌های حیوانی استفاده می‌شود. در سال ۲۰۱۳، دانشمندی به نام مارک پست از اولین برگر گوشت پرورش داده شده در آزمایشگاه رونمایی کرد که از دسته‌های کوچکی از رشته‌های عضلانی تشکیل شده بود که با کشت سلول‌های گرفته‌شده از گاو تولید شده بود. او ابتکار خود را شروع بسیار خوبی خواند و شرکت او که Mosa Meat نام دارد، اکنون می‌تواند با استفاده از نمونه‌ای از سلول به اندازه یک دانه کنجد، ۸۰ هزار برگر تولید کند.

درحال‌حاضر تلاش‌های رو به افزایشی درزمینه‌ی پرورش گوشت سلولی از حیوانات مختلف ازجمله گوسفند، خوک، ماهی و مرغ وجود دارد. این نوع گوشت مرغ سال گذشته برای فروش در سنگاپور تأیید شد.

با‌این‌حال، موانع قابل‌توجهی برای رساندن شیر و گوشت مبتنی‌بر سلول به بازار وجود دارد. وقتی با غذاهای جدید سروکار دارید، برآورده کردن استانداردهای غذایی آسان نیست و همچنین افزایش مقیاس تولید به سطحی که برای تأمین منبع پایداری از غذا برای فروشگاه‌ها نیاز است، راحت نیست.

همچنین چالش‌هایی برای متعادل کردن هزینه‌های مرتبط با فناوری‌های دخیل در تولید محصولی در مقیاس کوچک وجود دارد. اگرچه، کارشناسان می‌گویند با افزایش مقیاس تولید، هزینه تولید گوشت مبتنی‌بر سلول می‌تواند به حد هزینه گوشت معمولی برسد.

به شرطی که بتوان بر مشکلات فنی غلبه کرد، به‌نظر می‌رسد مردم به خوردن غذاهای رشدیافته در آزمایشگاه تمایل دارند. مطالعه‌ی اخیری از مصرف‌کنندگان در بریتانیا براساس تمایل مردم برای امتحان کردن محصولات رشدیافته در آزمایشگاه، برآورد کرده است که گوشت کشت‌شده می‌تواند تا ۴۰ درصد از مصرف گوشت سالانه بریتانیا را تشکیل دهد.

اما نوآوری‌های دیگری نیز توسط پژوهشگران درحال توسعه است که آن‌ها نیز می‌تواند به کاهش انتشارات ناشی از غذایی که می‌خوریم کمک کند. برای مثال، دانشمندان در نیوزیلند درحال مطالعه روی واکسنی هستند که می‌توان آن را به گوسفندان و گاوها داد تا مقدار گاز متانی که تولید می‌کنند، کاهش پیدا کند.

کشاورزی احیاکننده نیز که هدف آن بهبود سلامت خاک با استفاده از روش‌هایی است که خاک را کمتر تخریب می‌کنند، به مواد آلی خاک اجازه می‌دهد تا احیا شود و محصولات را به شکل چرخشی می‌کارد تا خاک طیف متنوعی از مواد مغذی را حفظ کند. خاک می‌تواند به‌عنوان مخزن کربن عمل کند، زیرا مواد گیاهی تجزیه می‌شوند و زیر زمین محبوس می‌شوند. اما اگر خاک طی فرایندهایی مانند خاک‌ورزی بیش‌ازحد تخریب شود، این کربن دوباره وارد اتمسفر شود.

پروژه مستفر در بریتانیا که AgriCaptureCO2 نام دارد، نیز درحال ایجاد راهی برای اندازه‌گیری کربن جذب‌شده در خاک با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، داده‌های کشاورزان و نمونه‌های خاک است. هدف پروژه این است که کشاورزان بتوانند تلاش خود برای قراردادن کربن بیشتر درون خاک را پیگیری کنند.

یکی دیگر از نوآوری‌های مهم در کشاورزی در سال‌های اخیر، «کشاورزی عمودی» بوده است. در این روش، گیاهان به‌جای آنکه زیر نور خورشید کشت شوند، در مزارع سرپوشیده کشت می‌شوند و امواج خاصی از نور را از ال‌ئی‌دیها دریافت می‌کنند و نیاز آن‌ها برای آب و مواد مغذی توسط فناوری مورد نظارت قرار می‌گیرد.

فیونا برنت، استاد آسیب‌شناسی گیاهی کاربردی در کالج روستایی اسکاتلند، می‌گوید محصولات در مزارع عمودی می‌توانند نسبت‌به مزارع معمولی، با سرعت بیشتری رشد کنند، اما برای روشنایی و گرما انرژی زیادی مصرف می‌شود. براین‌اساس، آن‌ها فقط در مناطقی مقرون‌به‌صرفه هستند که در آن شرایط آب‌و‌هوایی چنان نامساعد است که پرورش محصولات کشاورزی تحت روش‌های سنتی دشوار است یا اینکه منطقه چنان دور افتاده است که رساندن غذا به مردم به‌راحتی ممکن نیست.

درحال‌حاضر، مزارع عمودی خروجی کربن‌دی‌اکسید بالایی دارند، اما فناوری‌های نوظهور قصد دارند این میزان را کاهش دهند. ازجمله این فناوری‌ها جذب انرژی از منابع زمینی، استفاده از باتری‌ برای ذخیره انرژی از انرژی‌های تجدیدپذیر و استفاده از طول موج‌های خاص به‌جای نور سفید برای تسریع رشد است. برنت می‌گوید کشاورزی عمودی همچنین باید جایگاه خود را در زنجیره تأمین جهانی پیدا کند و نوع مناسبی از غذا را تأمین کند.

برنت می‌گوید شرکت‌های مبتکر زیادی در این فضا وجود دارند که درحال رقابت هستند. درحال‌حاضر، آن‌ها از کشاورزان سنتی جدا هستند، اما پتانسیل فراوانی برای اتحاد این بخش‌ها وجود دارد و این همکاری باید اتفاق بیفتد.

اما درحالی‌که فناوری پیشرفته مانند موارد مذکور می‌توانند به کاهش آثار کربنی کشاورزی کمک کند، ممکن است به تغییر رفتار مصرف‌کننده نیز نیاز باشد. تیم بنتون، مدیر برنامه محیط زیست و جامعه مؤسسه سلطنتی روابط بین‌المللی می‌گوید:

در آغاز قرن، کالری کافی برای تغذیه ۱۰ تا ۱۲ میلیارد نفر را تولید می‌کردیم اما فقط ۷ میلیارد نفر روی زمین داشتیم. مسئله مهمی که وجود داشت، تولید فراوان، خوردن زیاد، دورریزی زیاد و قیمت پایین بود. اکنون باید آنچه را که می‌خوریم، تغییر دهیم تا سیستم غذایی تغییر کند.

طبق برآوردها، ۱۷ درصد از مواد غذایی پرورش‌یافته در جهان در سال ۲۰۱۹ در نقاط مختلف زنجیره غذایی به هدر رفته است که بالغ بر ۹۳۱ میلیون تن می‌شود. براساس گزارش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، حداقل ۶۱ درصد از این هدرروی مربوط به خانوارها است و بقیه در جریان فرایندهای برداشت، حمل‌و‌نقل، فرآوری و خرده‌فروشی رخ می‌دهد.

این امر نه‌تنها به این معنا است که کربن آزادشده حین تولید غذا نیز اساسا بیهوده بوده است، بلکه وقتی غذا فاسد می‌شود، گاز گلخانه‌ای بیشتری وارد اتمسفر می‌کند. فقط در بریتانیا، ضایعات مواد غذایی در سال ۲۰۱۸ مسئول حدود ۳۶ میلیون تن گاز گلخانه‌ای بود.

درحالی‌که تلاش برای کاهش ضایعات مواد غذایی با روش‌های ذخیره‌سازی، سردسازی و حمل‌و‌نقل بهتر می‌تواند به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کند، به تغییرات دیگری نیز برای اطمینان از استفاده حداکثری از محصولات قابل خوردن نیاز است. به‌گفته‌ی بنتون، این می‌تواند به‌معنای تغییر اساسی در رابطه‌ی ما با غذا نیز باشد. او می‌گوید:

اگر تقاضا را به اندازه کافی کاهش دهیم، مجبور نیستیم کشاورزی بسیار فشرده داشته باشیم، مجبور نیستیم از مواد شیمیایی زیادی استفاده کنیم و مجبور نیستیم تنوع زیستی را نابود کنیم.

بنتون می‌گوید درنهایت کل سیستم غذایی ازجمله نحوه‌ی تفکر ما درمورد غذا، روش‌های بسته‌بندی و حمل‌ونقل غذا و نیز مقررات و روش تجارت آن باید تغییر کند. برای اینکه کل سیستم غذایی به سیستمی با انتشارات کربنی پایین تبدیل شود، باید در سیستم حاکم بر آن نیز نوآوری صورت گیرد و فقط یک فناوری به‌تنهایی نمی‌تواند کل مشکل را حل کند