Новости

17.05.2021 12:32
Рубрика: Общество

Ученые вырастили в биореакторе бактерии для протеиновых добавок

Коллектив российских ученых, среди которых сотрудники УрФУ, воссоздал советскую технологию выращивания метанотрофных бактерий (гаприн). Из таких микроорганизмов получают высококонцентрированные белковые корма (биопротеин) для сельскохозяйственных животных и рыб.

Как рассказали в пресс-службе вуза, суть технологии в том, что бактерии питаются растворенными в воде метаном, кислородом, солями, размножаются, впоследствии формируется биомасса. Ее сушат и добавляют в корма в виде гранул.

Одна из проблем - перевести метан из газового состояния в жидкое и скормить бактериям. Метан "боится" воды и растворить его непросто, для этого нужны специальные реакторы.

Математики из УрФУ проводили расчеты для биореактора эжекторного типа, спрогнозировали поведение среды в реакторе с помощью математических моделей и суперкомпьютера.

- Перед нами стояла задача подобрать систему работы смесителя, определить оптимальные режимы, соотношения газа и жидкости так, чтобы вода, газ и соли эффективно перемешивались. Это нужно, например, для того, чтобы не было крупных метановых пузырей, которые могут привести к взрыву. Это вопрос не только экономической эффективности, безопасности работы реактора, но и жизни бактерий, отсутствия у них болезней, их правильного размножения, - говорит младший научный сотрудник лаборатории многомасштабного математического моделирования УрФУ Илья Стародумов.

В реакторе нужно одновременно растворять для питания бактерий метан и кислород и выводить углекислый газ, поддерживать температурный режим - примерно 42 градуса. Этот процесс нельзя просто взять и масштабировать, потому что в производстве все происходит иначе. По словам Ильи Стародумова, множество факторов необходимо просчитывать и измерять не в реальных условиях - это дорого, долго и опасно.

Ученые также работают над тем, чтобы биореактор управлялся нейросетью. Это исключит человеческий фактор, обезопасит от пожаров и взрывов, снизит энергозатраты на растворение кислорода и метана.

- На первом этапе мы решили вопрос по масштабированию, проверили, что технология работает, работали под оптимизацией процесса перемешивания. Сейчас нам нужно сформировать предложения по модернизации технологических решений. Нам удалось собрать данные, проверить эффективность старых решений, подобрать наиболее оптимальные варианты работы установки и повысить безопасность биореактора, - поясняет научный сотрудник лаборатории многомасштабного математического моделирования УрФУ Ирина Низовцева.

Как пояснили "РГ" в университете, биореактор действующий и находится в Москве, его дорабатывают. Над проектом трудятся генетики, микробиологи, физики, технологи других научно-исследовательских центров.

Справка "РГ"

В природе метанотрофные бактерии обитают в подледных озерах Антарктиды, в осадочных отложениях морей, озер, прудов, в грязевых вулканах, в тектонически активных зонах Байкала. В гаприне содержится порядка 70-75 процентов белка. По составу аминокислот он близок к молочному, легко усваивается. Планируется, что такой белок будут использовать как протеиновую добавку и к человеческой пище.

Первые проекты по производству биопротеина запускали в 1970-80-е годы в СССР, Европе, США. На Западе разработки продолжили, а в России в 1994 году исследования и производство прекратились.

В регионах Общество Наука Филиалы РГ Урал и Западная Сибирь УрФО Свердловская область Екатеринбург