Инновационная технология производства микробных препаратов

Решение глобальных проблем человечества

 

В последние годы биотехнологический рынок быстро и неуклонно растет. Основной причиной и стержнем такого роста можно назвать реальную возможность с помощью биотехнологии разрешить несколько глобальных вопросов: в частности, проблемы нехватки продовольствия и деградации почв.

 

Деградация сельхозземель – главная проблема мирового земельного фонда

 

Мировые почвы деградируют из-за многих факторов; основным из них сегодня можно назвать тотальную химизацию сельского хозяйства, которая наносит непоправимый вред не только окружающей среде, но и здоровью самого человека.

 

• По оценке ООН, ежегодно на планете деградирует до 12 млн га плодородных земель;
• В России деградации подвержено 80% сельхозземель.

 

Другой фактор,«подрывающий» почвенное здоровье, это техногенное нарушение земель: загрязнение почвы твердыми, жидкими и газообразными выбросами, отравление радиоактивными отходами. Все это приводит к накоплению глобальной экологической проблемы: по данным 2019 года, ежегодно по одним только российским территориям разливается 5 млн тонн нефти. Химическими же методами состояние почвы восстановить практически невозможно.

 

Проблема нехватки продовольствия

 

В настоящее время, по данным ООН, в странах, где ощущается постоянная нехватка продуктов питания, проживает почти 2/3 человечества. Использование биотехнологий позволяет радикально повысить отдачу от сельскохозяйственных производств.

 

Проблема биотехнологической отрасли

 

Биотехнология сегодня представляет собой сверхприоритет XXI века, который наряду с информационными и когнитивными технологиями, наноиндустрией можно назвать решающим фактором научно-технического прогресса и экономического благополучия. В наши дни биотехнология объединяет в себе науку, промышленность и многомиллиардный бизнес. Однако широкому проникновению биотехнологий в экономику мирового хозяйства препятствуют современные проблемы этой отрасли. «Болевая точка» биотехнологической отрасли, по всем направлениям развития, заключается в высокой затратности производства:

 

• Дорогостоящее биотехнологическое оборудование
• Энергоемкие технологии производства

 

К тому же, в конструировании биотехнологического оборудования сегодня наблюдается научный и производственный застой, стагнация, особенно это касается производства биологического оборудования для промышленного производства биопрепаратов. В этой сфере на данный момент нет или очень мало инновационных разработок, что сильно тормозит развитие биотехнологий из-за высокой капиталоемкости проектов внедрения биотехнологий, а следовательно, длительной окупаемости.

 

Отметим, что значительная часть затрат при строительстве биозаводов приходится на приобретение биотехнологического оборудования: при этом основу любого биотехнологического производства составляют биореакторы. Сегодня промышленные биореакторы во всем мире имеют типовую традиционную конструкцию; основные поставщики этого оборудования на мировом рынке – это компании Applikon Biotechnology, Bioengineering и Sartorius. Среди российских производителей распространены промышленные биореакторы Biotechno и BIORUS, доля рынка которых в нашей стране составляет не более 20%.

 

Что мешает развиваться биотехнологиям в российских регионах

 

Основная региональная проблема, которую мы видим на примере Дальневосточного Федерального округа, это отсутствие высокотехнологичных биопроизводств, за исключением фармацевтической отрасли. Однако применение их значительно шире фармации: в том числе, это производство биопрепаратов для сельского хозяйства – биоудобрений, биопестицидов и улучшателей почвы, которые могут поднять земледелие на принципиально новый уровень. Сегодня же, когда в Корее, Китае и Японии биотехнологии становятся важнейшей экономической отраслью, в российских регионах, к примеру, на Дальнем Востоке, и даже в самых, казалось бы, развитых по биотехнологиям регионах – Белгородской области, Алтайском крае и других, они остаются в зачаточном состоянии. Изменить эту ситуацию необходимо, для чего нужно создавать и поддерживать конкурентоспособные наукоемкие технологии и производства краевого значения. Здесь перед регионами открываются новые возможности по развитию биотехнологий: они обеспечат постоянное получение конкурентоспособной, экологически безопасной сельхозпродукции и значительно повысят эффективность разных отраслей агропромышленного комплекса страны.

 

Запуск первого этапа развития биотехнологий в стране предполагает внедрение передовых отечественных разработок и коммерциализацию накопленных результатов по научным исследованиям. Благодаря этому можно унифицировать технологии на модульной основе с использованием современного оборудования и средств механизации, а значит, максимально приблизить их производство к потребителю.

 

Биореактор нового типа

 

Недавно разработанная инновационная технология VBTech позволяет разрешить вопрос затратности промышленной биотехнологии, а также дать импульс широкомасштабному распространению биотехнологии от идеи до внедрения законченных разработок в промышленное производство. В основе разработки лежит биореактор нового типа, который позволяет создать биотехнологическое производство в помещении размером с лабораторию. Конструкция этого биореактора/ферментера уникальна; в нем применяется прогрессивный способ выращивания микроорганизмов – непрерывно-проточное культивирование, а стерилизация проводится без применения пара. Производственная мощность реактора соответствует крупнотоннажному промышленному биопроизводству. Он компактен, низкозатратен – более, чем в 10 раз рентабельней традиционного производства; дает энергоэффективность, сравнимую с «малотоннажным» биопроизводством. Технология производства VBTech универсальна для производства аэробных микробных удобрений и препаратов.

 

Области применения биореактора обширны. Например, в сельскохозяйственной биотехнологии с его помощью можно полностью заменить минеральные удобрения и другие агрохимикаты, восстановить плодородие земель, повысить урожайность, создать кормовую базу для животноводства (в виде биокомпонентов кормов и премиксов), производить протеины для продуктов питания, а также утилизировать отходы растениеводства и животноводства, лесной отрасли, перерабатывая их в ценные протеины, спирты и прочие продукты. Кроме того, открывается возможность для глубокой переработки сельскохозяйственной продукции.

 

Другой аспект регионального внедрения таких биотехнологий – это биоремедиация (биорекультивация) земель, загрязненных химическими удобрениями и пестицидами, нефтью и отходами металлургических и тепловых угольных производств.   К этой сфере примыкает и биологическая очистка сточных вод промышленных предприятий.

 

В регионах с развитой горнодобывающей промышленностью нам видится перспективным производство биотехнологических препаратов для добывающих отраслей.

 

На мировом рынке традиционных промышленных биореакторов биореактор/ферментёр VBTech пока не имеет прямых аналогов. Разрабатывалась эта конструкция в начале 2000-х годов как инженерное хобби, в то время промышленные технологии не были настолько распространены и актуальны как в мире, так и в России. И только в 2017 году, когда наша страна проявила интерес к этой сфере промышленности, был доработан окончательный проект этого реактора. Технология и полученная с ее помощью продукция прошли успешные испытания в России и других странах – в Китае, Белоруссии и Вьетнаме.

 

Во Вьетнаме разработчики VBTech в 2012 году принимали участие в госпрограмме по восстановлению плодородия земель совместно с Няньчангским институтом технологических исследований и их применений; тогда в г. Няньчанг и создали пилотное производство – базу развития госпрограммы. В последнее время, до пандемии, разработчики проводили активные маркетинговые исследования в Китае, участвуя в выставках, форумах и конкурсах. В 2020 году компания стала резидентом Технопарка Русский во Владивостоке, а в 2021г. проект приняло на сопровождение «Инвестиционное Агентство Приморского края».

    

 

На данный момент работает пилотный образец этого биореактора емкостью 30 литров и производительностью 3 тысячи литров в месяц. Сделан он их стекла и акрила, имеет размеры 1,2 м х0,8 м х 0,8 м. Достоинства такой конструкции – крайняя простота и дешевизна, а также низкая себестоимость производства биопрепаратов. Сегодня освоена и внедрена технология производства старейшего азотного микробиологического удобрения комплексного действия Азотобактерин (аналоги – Азотовит, Азотофит), получаемого на основе почвенной азотфиксирующей бактерии Azotobacter chroococcum. В ближайшее время завершится разработка технологии производства других микробиологических удобрений и биопрепаратов, основанных на наиболее продуктивных штаммах аэробных бактерий.

 

И.С. Сысоев, профессор  ДВ НАН

заместитель генерального директора по науке и инновациям компании «Бриг-МВ»,

руководитель Группы компаний «НИИ Высоких Технологий», Владивосток

 

Читайте также:

 

• Производство биопрепаратов на Дальнем Востоке
• «Внеземные» растения на многоярусных фермах
• Три шага по снижению риска бактериальных инфекций в тепличном хозяйстве
• Нужно ли районировать биопрепараты?
• Роботизированное агрохимическое обследование
• Нюансы и риски органического земледелия
• Аквапоника или гидропоника: как не перепутать
• Феромоны насекомых для защиты растений
• Фитофтороз и альтернариоз: серьезная угроза картофельным полям