Plastová lahev se nejí. Její uhlík ale může skončit v sušence

Z odpadu nevzniká jídlo přímo

Plastová lahev se do sušenky jednoduše „nepřimíchá“. V systému µBites výzkumníci z americké Southern Illinois University Carbondale nejprve chemicky rozkládají PET – tedy polyethylentereftalát, z něhož se vyrábí řada lahví na vodu a limonády – společně s kukuřičnými stonky, listy a další biomasou. Získaný uhlík pak slouží jako surovina pro geneticky upravené kvasinky. Ty z něj vytvářejí potravinářské složky, které lze namíchat a vytisknout do podoby proteinové sušenky. 81011

Smyslem není vyrábět potravinu z neporušeného plastu, ale „přestavět“ jeho uhlík pomocí mikroorganismů. Koncept je určen především pro místa, kde běžné zásobování potravinami nefunguje – například pro budoucí mise do hlubokého vesmíru. Důkazy však zatím popisují ranou výzkumnou platformu, nikoli hotový výrobek.

Jak µBites vznikají

1. PET a rostlinný odpad projdou chemickým rozkladem

PET a rostlinná biomasa se rozemelou a podrobí procesu zvanému oxidační hydrotermální rozpouštění. Kombinace vody, kyslíku, vysoké teploty a tlaku rozloží původní materiály na ve vodě rozpustné uhlíkaté molekuly. 101113

To je důležitý krok: neporušený PET ani vláknité zbytky rostlin nejsou pro běžné mikroorganismy snadno využitelným zdrojem při výrobě potravin. Chemické zpracování vytvoří suspenzi bohatou na uhlík, kterou mohou upravené mikroorganismy metabolizovat. 1011

2. Kvasinky přemění uhlík na potravinářské složky

Různé kmeny kvasinek jsou upraveny tak, aby zpracovávaly vzniklé sloučeniny na konkrétní produkty. Mezi uváděné výstupy patří bílkoviny, tuky, organické kyseliny, vitaminy a aromatické molekuly. Výzkumníci pracují i s pekařskými kvasinkami, mimo jiné při výrobě vanilkového aroma; jiné kmeny mají vytvářet například beta-karoten. 571013

Výsledkem je mikrobiální „přestavba“ odpadu. Kvasinky plast ani kukuřičné zbytky nekonzumují přímo jako člověk. Využijí uhlíkaté sloučeniny jako surovinu pro fermentaci a z jejich produktů lze následně sestavit běžnější potravinovou směs.

3. Směs se vytiskne na 3D tiskárně

Mikrobiální suspenze se smíchá s vlákninou, škrobem a sladidlem. Poté se nanáší pomocí potravinářské 3D tiskárny. Prototyp má podobu řeckého písmene µ, podle něhož vznikl název µBites – vyslovuje se „micro-bites“, tedy „mikro sousta“. 101114

Platforma má být nastavitelná. Do výsledné směsi lze přidávat doplňky, koření a další komponenty. Výsledkem navíc nemusí být vždy sušenka: podle návrhu může mít potravina podobu polotuhé směsi nebo tekutiny. 1011

Co zatím víme o bezpečnosti a chuti?

Tady je namístě opatrnost. Testovaný prototyp není totéž co potravina schválená k běžné konzumaci.

SIU uvedla, že starší prototyp sušenky nejprve hodnotila z hlediska bezpečnosti a výživových parametrů a teprve poté provedla senzorické posouzení lidmi. Celková přijatelnost dosáhla 6,5 bodu z 9 na hodnoticí stupnici. Nejlépe dopadlo aroma s hodnocením 7,33 z 9; barva, tvar a textura získaly vždy více než 5 bodů. 11

To naznačuje, že konkrétní testovaný prototyp byl pro zapojený panel přijatelný. Neprokazuje to však, že současná verze s více složkami je bezpečná pro neomezenou konzumaci. Ve veřejně dostupných zprávách chybějí například úplná velikost testovacího panelu, výsledky analýz kontaminantů, toxikologická data a nezávislé recenzované ověření bezpečnosti. Jiná média uvádějí, že formální ochutnávka stále čekala na schválení a sušenky zatím neměly povolení ke konzumaci lidmi. 11

Nejstřízlivější závěr tedy zní: projekt vytvořil slibný prototyp s povzbudivými výsledky v oblasti aroma a smyslového hodnocení. Zatím ale nemáme dostatek důkazů pro tvrzení, že jde o bezpečnou nebo chuťově ověřenou svačinu pro širokou veřejnost. K tomu by byly zapotřebí rozsáhlé, kontrolované a nezávisle zdokumentované spotřebitelské testy.

Proč se do projektu zapojila NASA a NSF

Kontext dodala soutěž NASA Deep Space Food Challenge. V roce 2021 NASA vybrala návrh µBites mezi 18 nadějných amerických konceptů a tým SIU získal 25 000 dolarů na pokračování práce ve druhé fázi. Systém měl být schopen vyrábět potraviny pro čtyři lidi během tříleté mise na Mars, a to s omezeným množstvím vody, energie a zásobování. 110

Výzva NASA řešila praktický problém dlouhých kosmických letů: astronauti potřebují jídlo, které je výživné, přijatelné a současně šetrné k omezeným zdrojům. µBites k tomu přistupují tak, že odpadní uhlík považují za potenciální vstupní surovinu pro mikrobiální výrobu potravin, nikoli pouze za odpad. 110

Související grant CAREER od americké National Science Foundation (NSF) podporoval výzkum hydrotermálního zkapalňování biomasy. Název grantu zní „CAREER: Manipulating Polarity to Enhance Hydrothermal Liquefaction of Biomass for Biofuels“. Podporuje tedy základní vědu zpracování biomasy; sám o sobě není důkazem, že potravinový systém µBites je připravený pro trh. 8

Kde by se podobný systém mohl hodit

Mise do hlubokého vesmíru

Kompaktní zařízení, které by dokázalo měnit vybrané odpadní materiály a obaly na potravinářské složky, by v budoucnu mohlo snížit závislost astronautů na zásobovacích letech. Zároveň by podpořilo uzavřenější systém výroby potravin v prostředí, kde jsou voda, energie, skladovací prostor i čas posádky vzácné. 110

Místa s omezenými zdroji

Na Zemi by modulární systém mohl být zajímavý pro oblasti, kde je obtížné provozovat zemědělství, chlazení nebo pravidelné dodávky. Mezi zmiňované možnosti patří oblasti zasažené katastrofami, ponorky, polární stanice a další prostředí s omezenými zdroji. 1113

Jde ale o potenciální využití, nikoli o již prokázané nasazení. Technologie by musela v každém z těchto prostředí spolehlivě, bezpečně a ekonomicky fungovat, než by bylo možné podobné přínosy tvrdit v praxi.

Největší překážky: cena a rozsah výroby

Odhadované výrobní náklady se pohybují kolem 60 dolarů za kilogram. V prototypové fázi je tak µBites výrazně dražší než běžné základní potraviny. Není přitom jasné, zda odhad zahrnuje veškerou energii, sběr a třídění surovin, zařízení, práci, kontrolu kvality, splnění regulatorních požadavků a nakládání s odpady.

Pro rozšíření výroby by muselo spolehlivě fungovat několik náročných částí najednou:

• vysokokapacitní oxidační hydrotermální zpracování;
• stabilní fermentace s geneticky upravenými mikrobiálními kmeny;
• recyklace vody a vyvážení živin;
• důsledná kontrola kontaminantů a nežádoucích vedlejších produktů;
• automatizované míchání směsi a 3D tisk; a
• nezávislé bezpečnostní testy a schůdná cesta k regulatornímu schválení. 11

Výzvou zůstává také přijetí spotřebiteli. I kdyby byla chemie a fermentace dokonale ověřena, část lidí může váhat nad jídlem, jehož výchozí surovinou byl plastový odpad. Výzkumníci proto upozorňují na potřebu plně integrovaného automatizovaného systému, dalšího vývoje a práce na pravidlech pro podobné potraviny. 11

Dostanou se µBites brzy do obchodů?

Podle současných důkazů nikoli. SIU hovořila o možnosti, že by se µBites mohly během několika příštích let dostat na jídelní stoly. Jde však o vývojový cíl, nikoli o potvrzené datum uvedení na trh. 11

Před případným prodejem by bylo nutné lépe doložit kontrolu kontaminantů, stabilní výživové složení, toxikologickou bezpečnost, regulatorní schválení, ekonomiku výroby i přijetí spotřebiteli.

µBites jsou proto zatím především výzkumným prototypem spojeným s programem NASA. Ukazují pozoruhodnou možnost: uhlík z odpadu lze chemicky zpracovat a pomocí mikroorganismů biologicky přeměnit na složky pro potraviny. To je vědecky zajímavý směr. Z plastové lahve ale ještě nedělá běžnou svačinu.