Penggunaan gas sebagai pengganti gula murni sebagai bahan baku fermentasi berpotensi mengurangi biaya operasional dan mengurangi tekanan pada lahan subur. Jadi, apakah fermentasi gas merupakan hal besar berikutnya dalam biomanufaktur, atau cakupannya terbatas?
Sedangkan teknologi yang paling terkenal adalah pembuatan bahan bakar dan bahan kimia (LanzaTech, Biolab FaseDan Lagi), itu juga sedang dijajaki oleh beberapa startup (lingkaran, Solmeye, Protein Udara, sebuah bahtera, Makanan Tenaga Surya, udara, Unibio) sebagai platform produksi pangan dan pakan. LanzaTech juga beralih ke bidang pangan dan pakansetelah mengasah teknologinya untuk produksi etanol dan bahan kimia khusus.
Penggunaan gas untuk memberi makan mikroba dapat menurunkan biaya bahan baku, menyederhanakan sterilisasi, memungkinkan kampanye yang lebih lama, dan berpotensi memanfaatkan gas limbah atau produk sampingan.
Namun, ini bukan untuk mereka yang lemah hati. Bioreaktor khusus dioptimalkan untuk pencampuran gas-cair yang efektif dan langkah-langkah keselamatan untuk menangani gas dapat menambah biaya modal dan beberapa klaim keberlanjutan tidak berlaku untuk pembangkit listrik generasi pertama.
Namun jika Anda bisa melakukannya, fermentasi gas menawarkan beberapa keuntungan tersendiri, kata Dr. Geoff Bryant, CTO di California. Kalistayang menggunakan metana sebagai sumber karbon dan energi untuk bakteri Non GMO yang kaya protein.
Sebelum bergabung dengan Calysta, Bryant memimpin tim R&D dan teknis Quorn dan menghabiskan 20 tahun bersama Mars dalam peran senior R&D.
Berita AgFunder (AFN) menyusul Bryant (GB) digambarkan di bawah ini di fasilitas fermentasi gas skala industri baru milik perusahaan di Chongqing, Tiongkok, yang pada awalnya menargetkan pasar pakan ternak dan makanan hewan.
AFN: Apa yang membuat fermentasi gas menarik sebagai teknik produksi pangan dan pakan?
GB: Saat saya berada di Quorn, kami mencari cara untuk meningkatkan biaya modal per ton, dan Calysta kebetulan memiliki pabrik percontohan di lokasi yang sama di Teesside, Inggris. Dan begitu saya melihatnya, saya berpikir, inilah solusinya!
(Agar unit ekonomi fermentasi biomassa berhasil) Anda memerlukan produktivitas yang baik dan jangka waktu kampanye yang panjang, namun segera setelah Anda kehilangan sterilitas dalam fermentor Anda (misalnya karena kontaminasi mikroba yang tidak diinginkan), Anda harus menghentikannya secara efektif, bersihkan, balikkan, dan itu hanya membunuh Anda, menghancurkan model bisnis.
Namun teknologi Calysta pada dasarnya hampir steril dari desainnya, dan menurut saya ini benar-benar menarik, karena metana adalah sumber karbon, bukan glukosa, jadi bakteri apa pun yang menyerang pada dasarnya tidak dapat memakannya.
Fermentasi (gas) juga dilakukan pada suhu tinggi, sekitar 30-40 derajat celcius, sehingga tidak ada yang benar-benar tumbuh di dalamnya, sehingga secara desain hampir steril, dan secara inheren dapat ditingkatkan skalanya, baik pada bahan baku maupun volume fermentor.
AFN: Apa proses dasar di pabrik?
GB: Kita mempunyai bakteri yang memakan metana dan menghasilkan protein berkualitas tinggi dalam jumlah besar melalui fermentasi biomassa, jadi pada dasarnya Anda menanam dan memanen serangga tersebut. Pada dasarnya sama dengan fermentasi biomassa jamur di Quorn, hanya saja kita memanen bakteri.
AFN: Beritahu kami tentang mikroba Anda.
GB: Kita telah mengembangkan metanotrof (bakteri pemakan metana) yang telah ada selama miliaran tahun. Mereka ada di halaman belakang rumah Anda, di mana saja, tepat di dalam tanah, dan kita mempunyai strain alami (dari Metilokokus Capsulatus) diisolasi dari sumber air panas Bath di Inggris. Ini bukan rekayasa genetika tetapi merupakan mesin protein absolut, sekitar 70% protein.
Dalam hal produktivitas, angka dua kilogram biomassa per meter kubik per jam dipandang sebagai hasil yang fenomenal, dan kita hampir mencapai angka empat. Maksudnya itu apa? Dalam fermentor kami yang berkapasitas 400.000 liter (menggunakan desain 'U-loop' horizontal) kami memproduksi lebih dari 1.000 kg protein kering setiap jamnya.
Ini juga merupakan proses berkelanjutan yang dapat terus Anda jalankan, meskipun Anda harus menghentikan secara berkala karena alasan mekanis jika pompa rusak atau semacamnya. Dari sudut pandang biologis, kami bertujuan untuk menjalankan fermentor selama sekitar 12 hingga 15 minggu. Namun pada dasarnya Anda dapat memulainya dan terus memanennya selama berbulan-bulan, yang sekali lagi merupakan keuntungan besar bagi bakteri kami karena sangat stabil.
Beberapa fermentasi dengan jamur harus dihentikan setelah beberapa saat karena tidak dapat berkembang biak lagi. Sebaliknya, bakteri kita sangat stabil; itu akan terus bereplikasi secara eksponensial sampai Anda menghentikannya.
AFN: Masukan apa yang dibutuhkan bakteri Anda untuk berkembang?
GB: Metana adalah sumber karbon, lalu kita juga memberinya oksigen dan amonia sebagai sumber nitrogen. Lalu kami menambahkan garam logam yang Anda masukkan ke dalam semua fermentasi. Jadi pada dasarnya seperti meniupkan oksigen, metana, dan amonia ke dalam air asin.
Saat ini kami menggunakan gas alam (sebagai sumber metana) untuk membuktikan teknologinya, namun pada akhirnya kami ingin menggunakan metana sintetis yang dapat dibuat dari karbon dioksida. Jadi karbon dioksida ditambah energi dan hidrogen hijau akan menghasilkan metana sintetis, dan pada akhirnya, itulah tujuan kita; kami ingin menggunakan 100% bahan baku terbarukan.
Biaya hidrogen hijau dan energi terbarukan serta ketersediaan karbon dioksida dalam skala besar belum ada saat ini. Namun pada akhirnya hal itu akan terjadi, dan ke sanalah kami akan bermigrasi.
Sama halnya dengan amonia. Saat ini, kami menggunakan amonia kelas industri untuk makanan, namun Anda tentunya juga dapat beralih ke sumber amonia terbarukan.
AFN: Tapi bukankah inti dari fermentasi gas adalah menggunakan limbah gas untuk kisah keberlanjutan/sirkularitas?
GB: Ini tantangan yang sama yang dihadapi fermentasi karbon dioksida kawan demikian juga. Secara teori, Anda dapat menggunakan metana dari udara, atau metana dari tanah, atau karbon dioksida dari udara. Tapi masalahnya, Anda tidak bisa memusatkannya. Biaya untuk mendapatkannya, memusatkannya, dan kemudian memasukkannya ke dalam fermentor pada skala yang Anda butuhkan sangatlah mahal saat ini.
Sekarang kita jelas bisa mendapatkan metana dari biogas, dan kita bisa memanfaatkannya, tapi itulah tantangannya saat ini, untuk mendapatkan sumber metana terbarukan lokal di satu tempat dengan biaya yang tepat. Namun ini bukan masalah teknis yang besar, ini hanya masalah skala, biaya, dan logistik.
Jika melihat karbon dioksida, biaya untuk membersihkan limbah CO2 sangatlah mahal. Jadi pertanyaannya adalah, bagaimana cara mendapatkannya?
Dalam hal ini, kita berada dalam situasi yang sama dengan orang lain yang membutuhkan sumber CO2 dalam jumlah besar dan bersih, yang dapat Anda masukkan langsung ke dalam fermentor, atau mengubahnya menjadi metana sintetis dan memasukkannya ke dalam fermentor, karena ia bertindak sebagai keduanya. sumber karbon dan sumber energi. Sedangkan untuk fermentasi aerobik, jika Anda memberi makan CO2 secara langsung, itu berfungsi sebagai sumber karbon, tapi bukan sumber energi. Anda kemudian harus memasukkan hidrogen ke dalam fermentor, dan jika Anda mendapatkan hidrogen, oksigen, dan CO2, ada masalah keamanan yang harus Anda kendalikan.
Jadi kami menyukai metana karena menurut kami lebih mudah dikelola dan tidak ada makhluk lain yang memakannya. Apa yang perlu kita lakukan adalah menemukan solusi jangka panjang untuk memproduksi metana sintetis. Namun sementara ini, kita hanya bisa menggunakan gas alam. Dan emisi karbon dari hal ini masih jauh lebih rendah daripada emisi dari peternakan.
Dari sudut pandang penggunaan air dan lahan, kami pada dasarnya netral terhadap air, dan teknologi kami dapat memproduksi 100.000 ton per tahun pada 10 hektar lahan yang dikembangkan vs seperempat juta hektar lahan subur dengan jumlah protein kedelai yang setara.
AFN: Bagaimana proses hilirnya?
GB: Untuk budidaya perikanan dan makanan hewan, ini merupakan protein kasar; kami pada dasarnya hanya memanen biomassa. Ada sekitar 2% padatan di dalam fermentor, jadi kami mensentrifugasinya hingga sekitar 12 hingga 15% sehingga konsentrasinya hampir sama dengan susu, lalu kami menguapkannya dan menyemprotkannya hingga kering.
AFN: Pasar apa yang Anda targetkan?
GB: Pabrik ini dibangun di Cina sebagai a pengembangan bersama antara kami dan (perusahaan nutrisi hewan) Addisseo untuk melayani pasar akuakultur Tiongkok yang sangat besar, dan kami telah melayani pasar tersebut sejak awal tahun 2024.
Karena kami melihat pabrik kami berikutnya sepenuhnya didedikasikan untuk makanan hewan di pasar maju seperti Eropa dan AS, kami mendapat alokasi produk tertentu dari pabrik untuk dikirim ke Eropa untuk membuktikan adanya pasar makanan hewan dan membenarkan pembangunan pabrik berikutnya.
Namun kami memulai dengan budidaya perikanan dan kami memiliki persetujuan, kami memiliki skala, kami telah membuktikan teknologinya, dan kami memiliki struktur biaya yang tepat karena perusahaan mencari alternatif pengganti tepung ikan dan volume budidaya akan terus meningkat.
Perusahaan akuakultur sudah mulai mengganti tepung ikan dengan protein kedelai, namun tidak cocok untuk hewan seperti salmon dan udang. Kami juga menemukan bahwa beberapa pelanggan makanan hewan merasa bahwa rasanya kurang enak protein seranggaditambah lagi biaya dan ketersediaannya masih belum ada.
FeedKind (nama merek untuk protein mikroba Calysta) memiliki profil asam amino yang membuatnya sangat menarik bagi ikan bersirip dan udang, dan kami juga memiliki penelitian yang menunjukkan bahwa feedKind dapat meningkatkan kesehatan usus dan kekebalan tubuh udang.
Pada makanan hewan, yang kami lihat sebagai peluang terbesar, kami telah melakukan banyak pengujian pemberian pakan dan ini setara dengan makanan hewan dengan kualitas terbaik. Kami membutuhkan waktu cukup lama untuk mendapatkan izin produksi dan ekspor, namun kami telah melakukan pengiriman besar pertama kami ke pasar makanan hewan Eropa pada bulan Agustus lalu.
Di sisi makanan manusia, kami masih menyusun dokumen keamanan, dan kami tahu bahwa proses untuk mendapatkan persetujuan memerlukan proses yang panjang, namun kami melihatnya sebagai protein massal yang dapat dimasukkan ke dalam produk tinggi karbohidrat dan rendah protein seperti roti dan pasta. . Ini menyediakan protein dan mikronutrien luar biasa seperti Vitamin B12 yang Anda lewatkan jika Anda tidak mengonsumsi daging dari makanan Anda.
Ini juga memiliki banyak heme di dalamnya, jadi itu adalah sesuatu yang bisa kita lihat di masa depan.
AFN: Bagaimana pandangan investor terhadap apa yang dilakukan Calysta?
GB: Kami sedang dalam proses kenaikan gaji berikutnya, yang jumlahnya harus beberapa ratus juta dolar karena kami akan membangun pabrik yang akan menghasilkan produksi puluhan ribu ton.
Namun kabar baiknya adalah, karena kami dapat menunjukkan kinerja pabrik di China, yang memiliki dua pabrik fermentor, masing-masing berkapasitas 10.000 ton per tahun, kini lebih mudah bagi calon investor untuk mendukung kami, karena mereka dapat datang dan mengunjungi pabrik kami. situs, lihat datanya, dan lihat produknya.