Lingkungan—sebuah startup yang berbasis di California sedang berkembang Bioreaktor yang disterilkan dengan sinar UV mereka mengklaim dapat memangkas biaya biomanufaktur—telah memenangkan hibah dari Departemen Pertahanan AS (DoD) sebesar $9 juta selama 3,5 tahun untuk mendanai pengembangan bioreaktor portabel yang memproduksi protein melalui fermentasi gas.
Langkah ini mencerminkan fokus strategis pada biomanufaktur di Departemen Pertahanan, yang mengeksplorasi produksi terdistribusi di berbagai skala mulai dari unit berukuran skid hingga fasilitas yang lebih besar untuk makanan, bahan baku, dan obat-obatan di lingkungan yang “diperebutkan” di mana mengamankan pasokan melalui saluran normal merupakan suatu tantangan.
Inisiatif ini akan berujung pada prototipe yang mampu beroperasi secara berkelanjutan dengan protokol sterilisasi UV, sistem daur ulang air dan media, serta pemrosesan hilir, kata perusahaan tersebut, yang didirikan pada tahun 2022 oleh ilmuwan material Brian Heligman PhD dan ahli biologi molekuler Arye Lipman.
Meskipun bisnis inti Biosphere adalah menyediakan teknologi bioreaktor untuk industri fermentasi yang memungkinkan perusahaan untuk membuang sistem sterilisasi uap di tempat yang mahal dan rumit, Biosphere baru-baru ini mengakuisisi IP dari perusahaan fermentasi gas yang mengalami kesulitan membuat “protein dari udara” yang akan diterapkan dalam proyek Departemen Pertahanan, Heligman mengatakan Berita AgFunder.
“Kami melakukan akuisisi strategis yang akan kami umumkan dalam waktu dekat, namun fokus kami adalah membuat sistem perangkat keras yang kuat yang dapat beroperasi dengan andal secara otomatis dengan pemeliharaan dan pengoperasian yang efisien.”
sterilisasi UV
Untuk biomanufaktur produksi aseptik, bioreaktor biasanya disterilkan antar batch menggunakan sistem sterilisasi steam-in-place yang intensif capex yang ditandai dengan beragamnya pipa dan katup, boiler, dan banyak air.
Dengan membunuh kontaminan dengan sinar UV, perusahaan dapat mengurangi biaya belanja modal dan biaya pemeliharaan, mempercepat proses sterilisasi, dan mengembangkan bioreaktor yang lebih kecil dan lebih produktif yang tidak dibatasi oleh protokol sterilisasi uap, kata Heligman.
Hingga saat ini, Biosphere telah memvalidasi teknologi tersebut pada skala benchtop, sistem skala percontohan yang canggih, dan kini sedang mengerjakan fasilitas skala demo 20.000 L, jelasnya.
Fermentasi gas: bukan untuk mereka yang lemah hati
Kontrak Departemen Pertahanan sekitar fermentasi gas—menggunakan gas dibandingkan gula sebagai bahan baku mikroba—menciptakan ruang untuk bereksperimen dengan desain bioreaktor yang lebih eksotik yang akan lebih sulit didanai jika dilakukan secara komersial, kata Heligman.
Sedangkan teknologi fermentasi gas paling terkenal untuk pembuatan bahan bakar dan bahan kimia (LanzaTech, Biolab FaseDan Lagi), itu juga digunakan oleh beberapa perusahaan (Kalista, lingkaran, solmey tersebut, Protein Udara, Makanan Tenaga Surya, Unibio, Joule) 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 sebagai pengganti gula untuk memberi makan mikroba dapat menurunkan biaya input dan memungkinkan kampanye yang lebih lama (karena risiko kontaminasi lebih kecil), 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.
Meningkatkan teknologi ini juga memerlukan biaya yang besar, dan menemukan sumber hidrogen “hijau” yang terjangkau dan berkelanjutan dapat menjadi sebuah tantangan, kata para pemangku kepentingan utama di bidang ini, yang telah mengalami beberapa kegagalan besar selama beberapa tahun terakhir (Novonutrien, sebuah bahtera).
Menurut Heligman: “Kami melihat teknologi kami membantu mengatasi beberapa tantangan yang dihadapi fermentasi gas pada desain bioreaktor untuk perpindahan massa (menghasilkan gas yang sukar larut dari gelembung ke dalam fase cair dan kemudian ke dalam sel mikroba dengan cukup cepat untuk mempertahankan produktivitas tinggi), seputar sterilitas, dengan biaya yang rendah, dan peningkatan skala yang lebih hemat modal.
“Bagian tersulit dari fermentasi gas adalah sulitnya melarutkan bahan-bahan seperti hidrogen, karbon monoksida, dan karbon dioksida ke dalam air karena kelarutannya sangat terbatas. Bagaimana Anda mendapatkan jenis pencampuran cairan, penyaluran gas, dan penghilangan panas yang bahkan lebih mendesak dalam fermentasi gas?
“Jika bukan karena peluang sektor publik ini (hibah Departemen Pertahanan), sulit untuk memprioritaskan fermentasi gas karena skala yang dibutuhkan (biasanya) jauh lebih besar, namun ini adalah sektor yang kami yakini.”
Selanjutnya, ia menambahkan: “Kami bisa membayangkan bermitra dengan perusahaan fermentasi gas dalam bentuk kesepakatan lisensi teknologi atau usaha patungan di masa depan. (Uang publik) memberi kami lebih banyak kemampuan untuk mengeksplorasi desain bioreaktor yang lebih eksotis, sedangkan untuk sektor swasta, sebagian besar fokus kami tertuju pada pendekatan yang lebih konservatif yang sudah dikenal banyak orang.”
Pilihan dan sekop biomanufaktur
Pada akhirnya, beragam teknologi yang memungkinkan mulai dari sterilisasi UV hingga teknologi dari perusahaan seperti Diukur Dan Genetika Enduro membuat sel lebih produktif akan membantu membuka unit ekonomi yang lebih menguntungkan dalam biomanufaktur, kata Heligman.
“Saya melihat sejumlah perusahaan yang terintegrasi secara vertikal mengejar inovasi dan perusahaan dengan teknologi yang mendukung. Apa yang dilakukan Enduro Genetics dalam banyak hal merupakan pelengkap dari apa yang kami lakukan. Fokus keseluruhannya adalah bagaimana Anda meningkatkan stabilitas genetik suatu strain untuk fermentasi yang lama? Dan jika kita dapat menyediakan reaktor yang lebih berkinerja dan dilengkapi dengan kontrol yang canggih, maka hal ini sangat sinergis.”
Dia menambahkan: “Selalu sulit bagi banyak perusahaan yang masih berada di tahap awal untuk menemukan cara yang tepat untuk berkolaborasi, namun saya sangat menghormati apa yang mereka kembangkan. Dan jika seseorang mengalami kesulitan dengan teknologi mereka di reaktor kita, saya pikir itu akan menjadi proses yang sangat baik.”
Bacaan lebih lanjut: