µBites: بسكويت يبدأ من زجاجة بلاستيكية وقد يصل إلى المريخ

هل يأكل الناس البلاستيك فعلاً؟

ليس بالمعنى المباشر. في نظام µBites الذي تطوره جامعة جنوب إلينوي كاربونديل، لا تدخل زجاجة PET إلى العجينة كما هي، بل تُعالَج كيميائياً لتفكيكها إلى مركّبات كربونية قابلة للاستخدام. بعد ذلك، تستعمل خمائر مُهندسة هذه المركّبات لإنتاج البروتينات والدهون والأحماض العضوية والفيتامينات وجزيئات النكهة، قبل جمعها في تركيبة غذائية تُطبع ثلاثيّاً على شكل بسكويت غني بالبروتين. 81011

صُممت الفكرة أساساً للبيئات التي يصعب فيها الحفاظ على سلاسل الإمداد الغذائية التقليدية، وعلى رأسها الرحلات المستقبلية إلى الفضاء السحيق. لكن الأدلة المتاحة تصف منصة بحثية في مرحلة مبكرة، لا منتجاً غذائياً جاهزاً للبيع.

كيف يعمل نظام µBites؟

1. تفكيك البلاستيك والمخلّفات النباتية

يستخدم الباحثون بولي إيثيلين تيرفثالات (PET)، وهو البلاستيك الشائع في كثير من زجاجات المياه والمشروبات، إلى جانب سيقان الذرة وأوراقها ومخلّفات زراعية أخرى. تُطحن هذه المواد ثم تُعالج بعملية تُعرف باسم الإذابة الحرارية المائية التأكسدية؛ وهي تجمع بين الماء والأكسجين والحرارة والضغط لتفكيكها إلى جزيئات كربونية قابلة للذوبان في الماء. 101113

وتكمن أهمية هذه الخطوة في أن البلاستيك السليم والألياف النباتية لا تكون عادةً مواد قابلة للاستخدام بسهولة في إنتاج الغذاء بواسطة الكائنات الدقيقة. أما المعالجة فتنتج مزيجاً غنياً بالكربون تستطيع الخمائر والكائنات الدقيقة استقلابه. 1011

2. إعادة بناء الكربون باستخدام خمائر مُهندسة

جرى تصميم سلالات مختلفة من الخمائر لتحويل المركّبات الناتجة إلى منتجات محددة. وتشمل المخرجات المُبلغ عنها البروتينات والدهون والأحماض العضوية والفيتامينات وجزيئات النكهة. كما استُخدمت خميرة الخَبز ضمن الخمائر الجاري تطويرها لإنتاج نكهة الفانيلا، بينما تهدف سلالات أخرى إلى إنتاج مركّبات مثل بيتا-كاروتين. 571013

الفكرة الأساسية هنا هي «إعادة البناء» الميكروبي: بدلاً من محاولة تناول البلاستيك أو المخلّفات النباتية مباشرة، يُستخدم الكربون الموجود فيهما مادةً أولية للتخمير. ثم تُجمع المنتجات الميكروبية في تركيبة غذائية أقرب إلى الطعام المعتاد.

3. طباعة التركيبة على شكل بسكويت

يُخلط المزيج الناتج من عملية التخمير مع الألياف والنشويات والمُحلّي، ثم يُودَع بواسطة طابعة غذاء ثلاثية الأبعاد. ويحمل النموذج شكل الحرف اليوناني µ، ومنه جاء الاسم µBites، الذي يُنطق بالإنجليزية «مايكرو-بايتس» أو «لقيمات صغيرة». 101114

ولا يقتصر النظام بالضرورة على البسكويت؛ إذ يمكن إضافة المكمّلات والتوابل ومكوّنات أخرى، كما قد تتراوح النتيجة النهائية مستقبلاً بين غذاء شبه صلب وسائل. 1011

ماذا نعرف عن السلامة والرائحة والطعم؟

النتائج مشجعة، لكنها أولية. ومن المهم عدم الخلط بين نموذج أولي خضع للتقييم وبين منتج غذائي حصل على موافقة للبيع والاستهلاك العام.

أفادت جامعة جنوب إلينوي بأنها قيّمت نموذجاً سابقاً من البسكويت من حيث السلامة وبعض المؤشرات الغذائية قبل إجراء تحليل حسّي بمشاركة بشرية. وحصل ذلك النموذج على درجة قبول إجمالية بلغت 6.5 من 9 على مقياس تفضيل، بينما كانت الرائحة أعلى السمات تقييماً، بواقع 7.33 من 9. كما تجاوزت درجات اللون والشكل والقوام 5 من 9. 11

وتشير هذه الأرقام إلى أن نموذجاً واحداً على الأقل كان مقبولاً لدى المشاركين في الاختبار، لكنها لا تثبت أن النسخة الحالية متعددة المكوّنات آمنة للاستهلاك غير المقيّد. فلا تتوافر في التقارير العامة كل التفاصيل اللازمة لتقييم العمل بصورة مستقلة، مثل الحجم الكامل للعينة، ونتائج الملوّثات، وبيانات السُمّية، والتحقق المستقل من السلامة عبر أبحاث محكّمة. كما ذكرت تقارير أخرى أن اختبارات التذوق الرسمية كانت لا تزال معلّقة، وأن البسكويت لم يحصل على تصريح للاستهلاك البشري. 11

والخلاصة الأكثر دقة هي أن المشروع أنتج نموذجاً أولياً واعداً مع مؤشرات مشجعة للرائحة والتقبّل الحسّي، لا وجبة خفيفة معتمدة تجارياً. وستكون هناك حاجة إلى اختبارات استهلاكية واسعة ومنضبطة وموثقة بشكل مستقل قبل إطلاق أحكام أقوى على الطعم أو مدى تقبّل الجمهور.

ما علاقة ناسا ومؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية بالمشروع؟

وفّرت ناسا الإطار التطبيقي للمشروع عبر تحدي غذاء الفضاء السحيق. ففي عام 2021، اختارت ناسا تصميم µBites الذي قدمه فريق جامعة جنوب إلينوي واحداً من 18 مفهوماً أمريكياً واعداً، ومنحت الفريق 25 ألف دولار لمواصلة العمل في المرحلة الثانية. وكان النظام المقترح يستهدف إنتاج الغذاء لأربعة أشخاص خلال مهمة إلى المريخ مدتها ثلاث سنوات، مع تقليل الحاجة إلى الماء والطاقة وإعادة الإمداد. 110

وقد ركّز التحدي على مشكلة واضحة: سيحتاج رواد الفضاء في الرحلات الطويلة إلى غذاء مغذٍّ ومقبول وفعّال في استهلاك الموارد والتعامل مع المخلّفات. ويحاول µBites الاستفادة من الكربون المهدَر بوصفه مدخلاً لإنتاج الغذاء ميكروبياً، بدلاً من الاعتماد حصراً على مكوّنات مخزّنة مسبقاً. 110

أما منحة NSF CAREER، فقد دعمت أبحاثاً علمية مرتبطة بتسييل الكتلة الحيوية حرارياً مائياً. ويحمل التمويل عنوان: «التلاعب بالقطبية لتعزيز التسييل الحراري المائي للكتلة الحيوية لإنتاج الوقود الحيوي». لذلك لا ينبغي تفسيره على أنه دليل على أن نظام µBites نفسه أصبح جاهزاً للسوق. 8

أين يمكن أن تكون هذه التقنية مفيدة؟

الرحلات الفضائية الطويلة

قد يساعد نظام مدمج يحوّل بعض تيارات المخلّفات ومواد التغليف المخزّنة إلى مكوّنات غذائية مصممة حسب الحاجة في تقليل الاعتماد على الإمدادات القادمة من الأرض. كما يمكن أن يدعم نهجاً أكثر انغلاقاً لإنتاج الغذاء في مهمات تكون فيها المياه والطاقة ومساحة التخزين ووقت الطاقم محدودة. 110

البيئات القاسية أو محدودة الموارد

على الأرض، قد يكون لنظام إنتاج غذاء معياري من هذا النوع استخدام محتمل في الأماكن التي يصعب فيها الاعتماد على الزراعة التقليدية أو التبريد أو عمليات التوريد المنتظمة، مثل مناطق الكوارث والغواصات والمحطات القطبية وغيرها من البيئات محدودة الموارد. 1113

لكن هذه تبقى استخدامات محتملة، وليست تطبيقات مثبتة على أرض الواقع. إذ سيتعين على التقنية أن تثبت قدرتها على العمل بأمان وموثوقية وبكلفة مقبولة في كل بيئة قبل تأكيد هذه الفوائد عملياً.

التكلفة والتوسع: العقبتان الأكبر

تُقدّر تكلفة الإنتاج الحالية بنحو 60 دولاراً للكيلوغرام، ما يجعل µBites أغلى بكثير من الأغذية الأساسية المعتادة في مرحلته النموذجية الحالية. وهذا الرقم تقديري، وليس سعراً مثبتاً للإنتاج الصناعي واسع النطاق؛ كما لا توضح التقارير المتاحة ما إذا كان يشمل جميع تكاليف الطاقة، وجمع المواد وفرزها، والمعدات، والعمالة، وضبط الجودة، والامتثال التنظيمي، والتعامل مع المخلّفات.

ويحتاج التوسع إلى تشغيل عدة أنظمة معقدة معاً، من بينها:

• مفاعلات عالية الإنتاجية للمعالجة الحرارية المائية التأكسدية؛
• تخمير موثوق باستخدام سلالات ميكروبية مُهندسة؛
• استعادة المياه وموازنة العناصر الغذائية؛
• ضبط مستمر للملوّثات والنواتج الثانوية غير المرغوبة؛
• معدات آلية لتحضير التركيبة والطباعة الغذائية ثلاثية الأبعاد؛
• اختبارات سلامة مستقلة ومسار تنظيمي قابل للتطبيق. 11

كما يمثل تقبّل المستهلكين تحدياً آخر. فحتى إذا ثبتت صحة الكيمياء وعملية التخمير، قد يتردد كثيرون في تناول طعام بدأت مواده الأولية من مخلّفات بلاستيكية. وقد حدد الباحثون أيضاً الحاجة إلى نظام متكامل وآلي بالكامل، وإلى مزيد من التطوير والعمل على السياسات. 11

هل سيصل µBites إلى المتاجر قريباً؟

لا تدعم الأدلة المتاحة حالياً هذا الاستنتاج. فقد وصفت جامعة جنوب إلينوي إمكانية وصول µBites إلى موائد الطعام خلال السنوات القليلة المقبلة، لكن ذلك يظل هدفاً تطويرياً لا موعداً مؤكداً لإطلاق المنتج. 11

وقبل طرحه للجمهور، سيحتاج المشروع إلى توثيق أقوى للتحكم في الملوّثات، وثبات القيمة الغذائية، والسلامة السُمّية، والحصول على الموافقات التنظيمية، وتحسين اقتصاديات الإنتاج، وقياس تقبّل المستهلكين.

حتى ذلك الحين، من الأدق فهم µBites على أنه نموذج بحثي مرتبط بناسا يبرهن على إمكانية لافتة: يمكن معالجة الكربون الموجود في المخلّفات وتحويله بيولوجياً إلى مكوّنات تدخل في تصنيع الغذاء. وهذا يجعله مشروعاً مهماً علمياً، لكنه لا يجعل البسكويت المشتق من البلاستيك غذاءً يومياً جاهزاً بعد.