کلوچه ای از پلاستیک و پسماند گیاهی؛ غذای آینده پایدار

تصور کنید به کلوچه‌ای گاز می‌زنید که زندگی‌اش را به شکل یک بطری نوشابه و ساقه‌های ذرت آغاز کرده است. عجیب به نظر می‌رسد. اما در عین حال، شبیه آینده غذاست.

در دانشگاه ایلینوی جنوبی کربوندیل، گروهی از زیست‌فناوران و زمین‌شناسان این آزمایش ذهنی را به یک نمونه اولیه عملی تبدیل کرده‌اند. محصول آن‌ها که «میکروبایتس» نام گرفته، کلوچه‌ای سرشار از پروتئین است که از بلوک‌های شیمیایی پلاستیک و پسماند کشاورزی ساخته می‌شود. این ترفند جادو نیست، کار میکروب‌هاست: مخمرهای مهندسی‌شده‌ای که می‌توانند پسماند تجزیه‌شده را دریافت کنند و دوباره آن را به پروتئین، چربی، ویتامین و حتی ترکیبات طعم‌دهنده تبدیل کنند.

چرا باید سراغ تولید میان‌وعده خوراکی از زباله رفت؟ به دو دلیل: افزایش آلودگی پلاستیک و تهدید رو به رشد ناامنی غذایی. اگر چالش‌های تدارکاتی سفرهای طولانی‌مدت فضایی را هم به این معادله اضافه کنید، با طرح پژوهشی‌ای روبه‌رو می‌شوید که هم شبیه برنامه بازیافت است و هم شبیه کتاب آشپزی برای بقا. این پروژه که بخشی از بودجه آن از سوی چالش غذای اعماق فضا ناسا و با پشتیبانی یک گرنت پژوهشی توسعه شغلی تأمین شده، می‌کوشد نشان دهد یک سامانه غذایی چرخه بسته در جاهایی که زنجیره تأمین به پایان می‌رسد چگونه کار می‌کند؛ از زیردریایی‌ها و زیستگاه‌های ماه گرفته تا مناطق بحران‌زده.

اما ابتدا باید ماده‌ای سرسخت را به چیزی تبدیل کرد که میکروب بتواند آن را بخورد. پلی‌اتیلن ترفتالات، پلیمر موجود در بی‌شمار بطری، و الیاف مقاوم گیاهی به‌سادگی تسلیم نمی‌شوند. کن اندرسون، استاد زمین‌شناسی دانشگاه ایلینوی جنوبی کربوندیل، روشی به نام انحلال هیدروترمال اکسیداتیو توسعه داده است تا بخش دشوار کار را انجام دهد. آب، اکسیژن، گرما و فشار، پلاستیک‌ها و زیست‌توده را به مولکول‌های کوچک‌تر می‌شکنند. سپس این قطعات به خوراک سویه‌های مخمر اختصاصی تبدیل می‌شوند که مانند کارخانه‌های کوچک تولید غذا عمل می‌کنند.

این‌ها مخمر معمولی نانوایی نیستند. پژوهشگران چندین سویه را مهندسی کرده‌اند، از جمله گونه‌هایی از ساکارومایسس و مخمری تولیدکننده کاروتنوئید به نام رودوسپوریدیوم تورولوئیدس، تا هرکدام در بازسازی مواد مشخصی تخصص داشته باشند. یک سویه، اتیلن گلیکول حاصل از پلاستیک را به بتاکاروتن تبدیل می‌کند؛ پیش‌ساز ویتامین آ. سویه‌ای دیگر از اسید فرولیک به‌دست‌آمده از گیاه، وانیلین تولید می‌کند و به کلوچه‌ها رایحه آشنای وانیل می‌دهد. پروتئین‌ها و لیپیدها نیز از خود زیست‌توده مخمر به دست می‌آیند که روی جریان پسماند حل‌شده رشد کرده است.

این گروه، اجزای تولیدشده به کمک میکروب را با فیبر، نشاسته و شیرین‌کننده ترکیب می‌کند و سپس با استفاده از چاپگر سه‌بعدی غذا، به میکروبایتس شکل می‌دهد. نتیجه، میان‌وعده‌ای فشرده و مغذی است که به گفته پژوهشگران، بر اساس داده‌های اولیه و مراحل بررسی نهادی، ایمن به نظر می‌رسد؛ هرچند آزمون‌های رسمی طعم هنوز در انتظار انجام هستند. داوطلبان بو و الگوهای رایحه را بررسی کرده و نمونه‌برداری کرده‌اند. بسیاری گفته‌اند اگر گزینه‌ها محدود باشد، این کلوچه را خواهند خورد. گرسنگی تعریف اشتها را تغییر می‌دهد.

اگر چنین غذایی روزی از حالت بقا خارج شود و وارد آشپزخانه‌ها شود، طعم عامل تعیین‌کننده خواهد بود. به همین دلیل این گروه، طعم و رنگ را در کنار ارزش تغذیه‌ای مهندسی می‌کند. فرگشت سازشی به یک سویه مخمر کمک کرد اتیلن گلیکول را بهتر سوخت‌وساز کند و در نتیجه بتاکاروتن بیشتری تولید کند. سویه‌ای دیگر اکنون از زیست‌توده پسماند، نت‌های طبیعی وانیل می‌سازد. هدف این است که تعداد مواد افزودنی بیرونی کاهش یابد تا در نهایت خود میکروب‌ها نشاسته، فیبر و شیرینی را هم تأمین کنند.

در تبدیل آنچه دور می‌ریزیم به چیزی که در دهان می‌گذاریم، نوعی ظرافت وجود دارد. این همان تفکر اقتصاد چرخشی در قالب زیست‌شیمی است. البته پرسش‌های آشکاری هم مطرح می‌شود: آیا مصرف‌کنندگان غذایی را می‌پذیرند که داستان منشأ آن به پلاستیک می‌رسد؟ نهادهای نظارتی با غذایی که از جریان‌های پسماند مصنوعی به دست آمده چگونه برخورد خواهند کرد؟ و این روش باید به چه مقیاسی برسد تا برای نظام‌های غذایی جهان معنا پیدا کند؟

پژوهشگران، میکروبایتس را بیش از آنکه محصولی آماده ورود به سوپرمارکت بدانند، اثبات یک مفهوم می‌دانند. آن‌ها این کار را در یک سمپوزیوم زیست‌شیمی طی نشست پاییزه انجمن شیمی آمریکا در سال ۲۰۲۶ ارائه کردند و مقاله‌شان کنسرسیوم‌هایی از مخمرهای مهندسی‌شده را شرح می‌دهد که بسترهای حاصل از پلاستیک و زیست‌توده را به مواد خوراکی تبدیل می‌کنند. روی زمین، محتمل‌ترین کاربردهای فوری این فناوری در مکان‌هایی است که تأمین غذای معمولی ناممکن یا غیرعملی است. در فضا، صرفه‌جویی در هر کیلوگرم یک پیروزی است. در ساحلی سیل‌زده یا شناوری گرفتار، توانایی تولید کالری از پسماند محلی می‌تواند جان انسان‌ها را نجات دهد.

میکروب‌ها از دیرباز شریکان پنهان ما در غذا و پزشکی بوده‌اند. از پنیر تا انسولین، آن‌ها مواد اولیه را به ارزش تبدیل می‌کنند. اینجا از آن‌ها خواسته شده کاری غیرمعمول‌تر انجام دهند: سرنوشت پلاستیک را بازنویسی کنند. اگر آزمایش‌ها در مقیاس بزرگ موفق شوند و طعم‌ها بهبود یابند، مرز آشنای میان پسماند و منبع می‌تواند به چیزی بسیار مفیدتر از محل دفن زباله تبدیل شود.

چه میکروبایتس به یک غذای روزمره تبدیل شود و چه به جیره‌ای تخصصی برای بقا، ما را وادار به بازنگری ساده‌ای می‌کند: اگر زباله فقط ماده خامی باشد که در انتظار یک صنعتگر زیستی صبور مانده است، چه؟