Mięso hodowlane jest drogie, ale otwarte bioprocesy pomagają to zmienić. Dzięki swobodnemu dzieleniu się narzędziami, metodami i danymi, branża stawia czoła wysokim kosztom w obszarach takich jak media hodowlane, projektowanie bioreaktorów i rozwój linii komórkowych. Kluczowe punkty to:
- Koszty mediów hodowlanych znacznie spadły, a alternatywy spożywcze zastępują składniki farmaceutyczne. Na przykład, nowe medium kosztuje zaledwie 0,52 £ za litr.
- Otwarte projekty bioreaktorów zmniejszają koszty sprzętu poprzez eliminację opłat licencyjnych i poprawę efektywności.
- Wspólne badania nad liniami komórkowymi i metodami ciągłej produkcji poprawiają skalowalność i redukują odpady.
Te wysiłki mają na celu zbliżenie ceny mięsa hodowanego do parytetu cenowego z mięsem konwencjonalnym - przewiduje się, że będzie kosztować zaledwie 4,30 £ za kilogram do 2030 roku.Otwarte współprace są kluczowe dla osiągnięcia tej zmiany, czyniąc mięso hodowlane bardziej dostępnym dla codziennych konsumentów.
Harmonogram redukcji kosztów mięsa hodowanego: Od 230 000 £ do 4,30 £ za kg (2013-2030)
Czym jest bioprocesowanie open-source?
Podstawy bioprocesowania open-source
Bioprocesowanie open-source polega na udostępnianiu badań, projektów i danych technicznych za darmo. W przemyśle mięsa hodowanego oznacza to dzielenie się kluczowymi zasobami, takimi jak modele wydajności bioreaktorów, formuły pożywek oraz analizy techno-ekonomiczne. Te narzędzia pomagają przewidywać koszty i plony, dając przemysłowi wspólny punkt wyjścia do rozwiązania wyzwań produkcyjnych.
Zamiast aby firmy inwestowały miliony w rozwój tych samych podstawowych narzędzi, projekty open-source zapewniają wspólną podstawę - pomyśl o tym jak o "Wikipedii dla bioprocesowania"."Ta wspólna baza wiedzy może być udoskonalana i rozszerzana, oszczędzając czas i zasoby, jednocześnie napędzając innowacje.
Świetnym przykładem tego był czerwiec 2024, kiedy Simon Hubbard z Upstream Applied Science Ltd uruchomił otwarty dostęp do modelowania wydajności bioreaktorów. Wykorzystując dynamikę płynów obliczeniowych i optymalizację bayesowską, projekt przewidywał wydajności dla reaktorów z mieszadłem o pojemności 20 000 litrów i 42 000 litrów. Hubbard udostępnił cały proces na GitHub, dając branży szansę na optymalizację projektów i operacji bioreaktorów bez potrzeby korzystania z kosztownego oprogramowania własnościowego [2].
"Obecnie nie ma ogólnodostępnego procesu modelowania, który umożliwiałby przewidywanie wydajności lub optymalizację dla danej architektury bioreaktora, geometrii i parametrów operacyjnych." – Simon Hubbard, Upstream Applied Science Ltd [2]
Dzięki dzieleniu się zasobami w ten sposób, inicjatywy open-source nie tylko obniżają koszty rozwoju, ale także zachęcają do współpracy w całej branży.
Dlaczego współpraca open-source działa
Jedną z największych korzyści płynących ze współpracy open-source jest to, że eliminują one zbędne badania. Jeśli jeden zespół rozwiązuje problem techniczny - na przykład redukcję nagromadzenia amoniaku w bioreaktorach lub poprawę dostarczania tlenu - dzielenie się tym rozwiązaniem oznacza, że inni nie muszą tracić czasu i pieniędzy na rozwiązywanie tego samego problemu.
Projekty open-source również ułatwiają nowym uczestnikom dołączenie do branży. Oferując bezpłatny dostęp do formuł i procesów produkcyjnych, te inicjatywy obniżają bariery finansowe dla przedsiębiorców, szczególnie na rynkach wschodzących [4].Na przykład, modele obliczeniowe z otwartym dostępem pozwalają deweloperom przewidywać plony i eksperymentować z różnymi projektami bioreaktorów przed podjęciem kosztownej budowy [2].
Przemysł farmaceutyczny stanowi użyteczny punkt odniesienia. Już teraz wykorzystuje bioreaktory z mieszadłem w skali do 20 000 litrów do produkcji białek terapeutycznych [3]. Bioprocesy z otwartym kodem źródłowym umożliwiają producentom mięsa hodowanego dostosowanie tych dobrze ugruntowanych systemów, jednocześnie rozwiązując ich unikalne wyzwania - takie jak fakt, że komórki mięśniowe są bardziej wrażliwe na siły ścinające niż komórki zawieszone używane w farmacji.
3 sposoby, w jakie bioprocesy z otwartym kodem źródłowym obniżają koszty produkcji
Obniżanie kosztów w pożywkach do hodowli
Pożywki do hodowli, bogaty w składniki odżywcze płyn niezbędny do hodowli komórek, stanowią jeden z największych wydatków przy produkcji mięsa hodowanego.Projekty open-source wprowadziły prawdziwą różnicę, dzieląc się formułami takimi jak Beefy-9, B8 i Essential 8, eliminując potrzebę kosztownych opłat licencyjnych [5][6].
Innym przełomowym krokiem jest przejście z składników farmaceutycznych na alternatywy spożywcze. Podczas gdy materiały farmaceutyczne przechodzą przez rozbudowane procesy oczyszczania, które podnoszą koszty, otwarte badania wykazały, że opcje spożywcze mogą działać równie skutecznie w hodowli komórek mięsnych [6][7]. Na przykład, w sierpniu 2024 roku, badacze z Believer Meats zaprezentowali ciągły proces produkcji z użyciem medium wolnego od komponentów zwierzęcych, które kosztowało zaledwie £0.52 za litr (około $0.63) [8]. To ogromne obniżenie w porównaniu do tradycyjnych formuł mediów.
Dodatkowo, postępy w projektach bioreaktorów odgrywają znaczącą rolę w dalszym obniżaniu kosztów.
Innowacje w zakresie bioreaktorów o niższych kosztach
Poza przystępnymi mediami do hodowli, otwarte projekty bioreaktorów jeszcze bardziej obniżają koszty produkcji. Bioreaktory - duże zbiorniki używane do hodowli komórek - są tradycyjnie kosztowne w produkcji i utrzymaniu. Otwarte projekty eliminują finansowe obciążenie opłatami licencyjnymi i pozwalają producentom dostosować systemy do ich specyficznych wymagań [5]. W październiku 2023 roku, New Harvest, IRNAS oraz Uniwersytet w Maribor opublikowali modularny, oparty na perfuzji projekt bioreaktora na GitHubie. Ten projekt bezproblemowo integruje się z standardowym wyposażeniem laboratoryjnym, obniżając koszty kapitałowe i umożliwiając programowalną cyrkulację składników odżywczych do hodowli 3D kultur tkankowych [5].
"Licencjonowanie open-source oznacza, że sprzęt, oprogramowanie, oprogramowanie układowe i dokumentacja mogą być używane bez opłacania tantiem." – New Harvest [5]
Te projekty wspierają również ciągłą produkcję, co znacznie poprawia efektywność. Dzięki technologii perfuzji, Believer Meats osiągnęło gęstości komórkowe do 130 × 10⁶ komórek na mililitr, przewyższając tradycyjne metody wsadowe. Ich badania szacują, że zakład o pojemności 50 000 litrów mógłby produkować hodowanego kurczaka w cenie £4.80 za funt (około $6.20), co czyni go porównywalnym z cenami kurczaka organicznego [8].
Postęp w liniach komórkowych i technikach produkcji
Współpraca open-source przyspieszyła również postęp w rozwoju linii komórkowych i metodach produkcji.Wspólne badania nad stabilnymi, wysoko wydajnymi źródłami komórek - takimi jak spontanicznie nieśmiertelne fibroblasty kurczaka - dostarczyły branży niezawodnych linii komórkowych, które rosną bez potrzeby stosowania surowicy zwierzęcej [8].
Narzędzia cyfrowe, takie jak modelowanie obliczeniowe, dodatkowo usprawniły produkcję, umożliwiając producentom optymalizację projektów wirtualnie, co zmniejsza ryzyko i koszty.
Być może najbardziej znaczącą poprawą jest przejście od przetwarzania wsadowego do produkcji ciągłej. Tradycyjne metody wsadowe wymagają częstych przerw na czyszczenie i ponowne zasiewanie, co spowalnia produkcję. Ciągła perfuzja, z drugiej strony, umożliwia wielokrotne zbiory w okresie ponad 20 dni z jednego zasiewu, co dramatycznie poprawia zarówno wydajność, jak i opłacalność ekonomiczną [8].
Mięso Hodowane w Laboratoriach Może Nakarmić Planetę | TIME
sbb-itb-c323ed3
Projekty Open-Source Obniżające Koszty Mięsa Hodowanego
Wysiłki na rzecz obniżenia kosztów produkcji mięsa hodowanego poczyniły znaczący postęp, dzięki projektom open-source skoncentrowanym na poprawie formuł mediów i optymalizacji procesów.
Wspólne Projekty Rozwoju Mediów
Inicjatywy współpracy poczyniły znaczne postępy w obniżaniu kosztów mediów wzrostu. Na przykład, w 2022 roku Andrew Stout i jego zespół z Uniwersytetu Tufts wprowadzili Beefy-9 , otwarte medium wolne od surowicy zaprojektowane do długoterminowej hodowli komórek satelitarnych bydła bez polegania na drogim surowicy płodowej bydła. Poprzez wprowadzenie rekombinowanej albuminy i dostosowanie stężeń czynników wzrostu, opracowali formułę, która jest ogólnodostępna.Późniejsze badania (2024/2025) ujawniły, że zastąpienie ludzkiego albuminy surowicy metylocelulozą spożywczą może obniżyć koszty medium o nawet 73%. To zmienia zasady gry, ponieważ albumina w powszechnie stosowanej formulacji B9 kosztuje około 19 £ za litr (około 24,56 $), co stanowi ponad połowę całkowitych wydatków na media [9].
Innym godnym uwagi osiągnięciem było osiągnięcie Mosa Meat, współpracując z Nutreco. Udało im się zastąpić 99,2% ich podstawowego pokarmu komórkowego składnikami spożywczymi, jednocześnie utrzymując tempo wzrostu komórek porównywalne z mediami farmaceutycznymi [6] . Te przykłady podkreślają, jak współpraca w branży może bezpośrednio obniżyć koszty produkcji mięsa hodowanego.
Oprócz tych przełomów technicznych, organizacje takie jak Good Food Institute dostarczyły kluczowe narzędzia do modelowania kosztów, aby kierować dalszym postępem.
Good Food Institute Platformy Open-Source
Good Food Institute (GFI) odegrał kluczową rolę w wyposażeniu przemysłu w dane i badania, aby zredukować koszty. W 2020 roku, Dr Liz Specht, główny naukowiec GFI, opublikowała przełomową analizę, która pokazała, że zastąpienie komponentów mediów bazowych klasy farmaceutycznej alternatywami klasy spożywczej w dużych ilościach może obniżyć koszty mediów bazowych o 77% [6] [10]. Praca ta oferowała wyraźną drogę do osiągnięcia parytetu cenowego z mięsem konwencjonalnym, wzmacniając wcześniejsze przykłady innowacji oszczędzających koszty.
Badania GFI również wskazały obszary, w których dalsze redukcje kosztów są niezbędne.Na przykład ich analiza przewiduje, że do 2030 roku rekombinowany albumina będzie stanowić 96,6% całkowitego wolumenu produkcji białek wymaganych, podczas gdy czynniki wzrostu, mimo że stanowią zaledwie 0,02% wolumenu, pozostają najdroższymi składnikami. Aby mięso hodowlane stało się bardziej przystępne cenowo, koszty produkcji albuminy muszą spaść do około 7,70 £ za kilogram (około 10 $), podczas gdy czynniki wzrostu powinny osiągnąć około 77 000 £ za kilogram (około 100 000 $) [10] .
"Zdolność produkcyjna dla czynników wzrostu i białek rekombinowanych musiałaby szybko rosnąć wraz z przemysłem mięsa hodowlanego... który stanowi zaledwie 0,1% do 0,56% prognozowanego globalnego zapotrzebowania na mięso, które oczekiwane jest w 2030 roku." – Instytut Dobrej Żywności [10]
Te spostrzeżenia i wspólne wysiłki podkreślają potencjał projektów open-source do przekształcenia ekonomiki produkcji mięsa hodowanego, zbliżając je do mainstreamowej opłacalności.
Prognozy kosztów dla mięsa hodowanego do 2030 roku
Oczekiwane redukcje kosztów do 2030 roku
Ekonomika mięsa hodowanego stoi na progu dużej zmiany, głównie dzięki otwartym bioprocesom. Od 2013 roku koszt produkcji spadł o oszałamiające 99%. Wtedy produkcja jednego burgera kosztowała ponad 230 000 funtów, ale pod koniec 2023 roku cena spadła do około 28 funtów za kilogram [11][12]. Przy ciągłych postępach eksperci przewidują, że do 2030 roku mięso hodowane może kosztować zaledwie 4,30 funta za kilogram [11].
Aby osiągnąć te cele, przemysł będzie musiał zwiększyć produkcję do około 100 kiloton rocznie. Innym kluczowym czynnikiem będzie poprawa efektywności mediów hodowlanych, dążąc do poziomów zużycia między 8 a 13 litrów na kilogram Mięsa Hodowanego [10].
Jednakże, wciąż istnieją znaczące przeszkody do pokonania. Na przykład, koszt albuminy rekombinowanej musi spaść do około 7,70 £ za kilogram, podczas gdy czynniki wzrostu muszą obniżyć się do około 77 000 £ za kilogram - oszałamiające 99% redukcji w porównaniu do obecnych kosztów produkcji biopharmaceutical [10]. Jak podkreśla Good Food Institute:
"Redukcja kosztów o 99% może być wymagana dla niektórych białek rekombinowanych w porównaniu do tego, jak są obecnie produkowane dla przemysłu biopharmaceutical" [10].
Te ambitne prognozy podkreślają ogromny postęp wymagany do zbliżenia kosztów do konwencjonalnego mięsa.
Obecne vs. prognozowane koszty produkcji
Porównując dzisiejsze koszty z przyszłymi szacunkami, staje się jasne, jak wielka innowacja jest potrzebna. Prognozy na 2030 rok różnią się, niektórzy sugerują, że ceny mogą spaść do 4,30 £ za kilogram [11], podczas gdy inni skłaniają się ku bardziej ostrożnemu oszacowaniu 28 £ za kilogram [10]. Pomimo tych redukcji, mięso hodowlane wciąż kosztuje więcej niż tradycyjne mięso. Osiągnięcie prawdziwej parytetu cenowego będzie zależało od dalszej współpracy w modelu open-source oraz dalszych postępów w skalowaniu produkcji, efektywności metabolicznej i technologii bioreaktorów.
Wnioski
Najważniejsze punkty
Open-source bioprocesing stawia czoła niektórym z najdroższych przeszkód w produkcji mięsa hodowanego.Skupiając się na wspólnych wysiłkach, przemysł znajduje praktyczne sposoby na uczynienie mięsa hodowanego bardziej przystępnym i dostępnym. Na przykład, badacze odkryli sposoby na zastąpienie kosztownych białek rekombinowanych roślinnymi alternatywami, takimi jak białko rzepakowe, oraz przejście z składników farmaceutycznych na składniki spożywcze, które mogą być nawet 100 razy tańsze [1]. Otwarte źródła przepływów bioreaktorów również pomagają w ograniczaniu ryzyka finansowego poprzez poprawę prognoz dotyczących wydajności produkcji na dużą skalę.
Wyniki są obiecujące. Aby uczynić mięso hodowane komercyjnie opłacalnym, koszt mediów hodowlanych musi znacznie spaść - z setek funtów za litr do około 0,77 £ za litr. Inicjatywy open-source odgrywają kluczową rolę w tej transformacji, promując wykorzystanie roślinnych hydrolizatów białkowych oraz udoskonalając linie komórkowe, które mogą rozwijać się w środowiskach o minimalnej zawartości składników odżywczych.Jak wyjaśnia David Block z UC Davis:
"Aby mięso hodowlane stało się komercyjnie opłacalne, ta liczba [koszt mediów wzrostowych] prawdopodobnie musi wynosić 1 USD za litr lub mniej - więc o rzędy wielkości niższa." [1]
Znaczące przykłady podkreślają ten postęp. Uniwersytet Tufts wykazał, jak białka roślinne mogą zastąpić rekombinowany albumin, podczas gdy otwarte procesy bioreaktorowe wprowadzają innowacje oszczędzające koszty. W 2023 roku nowe medium hodowlane wykorzystujące białko rzepakowe zamiast rekombinowanej albuminy ustanowiło punkt odniesienia dla redukcji kosztów [1][7]. Podobnie, w czerwcu 2024 roku Simon Hubbard podzielił się otwartym dostępem do wydajności bioreaktora na GitHubie, wyposażając przemysł w narzędzia do ulepszania projektów obiektów [2].Te wspólne zasoby pokazują, jak otwarta współpraca wpływa na przystępność mięsa hodowanego.
Jak możesz być na bieżąco
W miarę jak branża nadal się rozwija, pozostawanie na bieżąco jest niezbędne. Good Food Institute oferuje cenne informacje poprzez swoje raporty "Stan branży" oraz otwartą Bazę Rozwiązań [13][14]. Dla bardziej technicznych aktualizacji, czasopisma takie jak npj Science of Food oferują recenzje z otwartym dostępem na temat strategii redukcji kosztów i poprawy mediów hodowlanych [15] [16].
Aby uzyskać szersze zrozumienie tej nowej technologii, odwiedź
Najczęściej zadawane pytania
Jak otwarte bioprocesy pomagają obniżyć koszty mięsa hodowanego?
Otwarte bioprocesy odgrywają kluczową rolę w uczynieniu mięsa hodowanego bardziej przystępnym cenowo. Oferując dostępne, niskokosztowe narzędzia i dzieląc się wiedzą, wspierają zarówno badania, jak i wysiłki produkcyjne. Weźmy na przykład otwarte modułowe bioreaktory. Te systemy stanowią ekonomiczną alternatywę dla badaczy, aby projektować i udoskonalać sprzęt produkcyjny, omijając wysokie koszty związane z zastrzeżonymi rozwiązaniami. Ich elastyczne projekty nie tylko obniżają bariery wejścia, ale także przyspieszają innowacje w branży.
Na dodatek, inicjatywy open-source sprzyjają współpracy w zakresie działań oszczędzających koszty, takich jak ulepszanie formuł mediów wzrostu i skalowanie metod produkcji.Dzieląc się postępami w obszarach takich jak pozyskiwanie przystępnych składników i poprawa efektywności wzrostu komórek, pomagamy obniżyć koszty operacyjne. Ten zbiorowy wysiłek toruje drogę do tego, aby mięso hodowlane stało się bardziej dostępne i komercyjnie opłacalne dla konsumentów w niedalekiej przyszłości.
Jak alternatywy spożywcze pomagają obniżyć koszty mediów wzrostowych w produkcji mięsa hodowanego?
Media wzrostowe odgrywają kluczową rolę w kosztach produkcji mięsa hodowanego, a tradycyjne opcje często opierają się na drogich składnikach, takich jak surowica płodowa bydła (FBS). Jednak zastosowanie alternatyw spożywczych okazało się przełomowe, czyniąc produkcję znacznie bardziej przystępną i łatwiejszą do skalowania.
Wymiana drogich składników na substytuty spożywcze - takie jak albuminy surowicze i białka rekombinowane - doprowadziła do dramatycznych redukcji kosztów, czasami obniżając wydatki nawet do 100 razy.Te postępy nie tylko obniżają koszty; zbliżają również mięso hodowlane do osiągnięcia ceny mięsa konwencjonalnego. Ten postęp toruje drogę do tego, aby mięso hodowlane stało się bardziej dostępną i atrakcyjną opcją dla konsumentów w całym Zjednoczonym Królestwie i poza nim.
Jak projekty bioreaktorów open-source pomagają obniżyć koszty mięsa hodowlanego?
Projekty bioreaktorów open-source okazują się przełomowe w uczynieniu produkcji mięsa hodowlanego bardziej przystępną cenowo. Oferując dostępne i elastyczne systemy produkcji, te projekty pozwalają producentom dostosować bioreaktory specjalnie do mięsa hodowlanego, koncentrując się na obszarach takich jak zwiększanie tempa wzrostu komórek i bardziej efektywne wykorzystanie zasobów. Ta personalizacja znacząco pomaga obniżyć koszty produkcji.
Inną dużą zaletą modeli open-source jest to, jak promują one współpracę i innowacje.Badacze i profesjonaliści z branży mogą współpracować, aby szybciej rozwijać zaawansowane technologie bioreaktorów. Obejmuje to projektowanie systemów, które wspierają wyższe gęstości komórek, oszczędzają energię i generują mniej odpadów. Te ulepszenia nie tylko usprawniają proces produkcji, ale także sprawiają, że mięso hodowlane staje się bardziej opłacalną opcją, zbliżając je do bycia przystępnym wyborem dla konsumentów.
Powiązane posty na blogu
- Jak ekonomie skali obniżają koszty mięsa hodowanego
- 5 czynników wpływających na koszty mięsa hodowanego
- Jak technologia linii komórkowych kształtuje ceny mięsa hodowanego
- Koszty surowców a tradycyjne koszty mięsa
