Suomalaistutkijat kehittävät scifi-ruokaa hiilidioksidista ja sähköstä

Mitä jos ruoantuotantoon ei tarvitsisikaan käyttää maapinta-alaa? Globaalisti puolet kaikesta asutettavasta maasta on tällä hetkellä maatalouskäytössä. Samaan aikaan sateet, kuivuudet ja muut ilmastonmuutoksen ilmiöt runtelevat maata.

Kun väestö kasvaa ja elintaso nousee, ravinto pitäisi jollain keinolla pystyä takaamaan. Maatalouden tuotanto ei ole siihen tarpeeksi kestävää eikä riittävää. Ihmisen aiheuttamista kasvihuonepäästöistä 20–30 prosenttia syntyy maataloudesta.

Unohdetaan hetkeksi maapinta-ala ja keskitytään siihen, että tulevaisuudessa ravintoa voisi nyhtää ilmakehästä. Lappeenrannan teknillisen yliopiston (LUT) sähkötekniikan ja Teknologian tutkimuskeskus VTT:n bioprosessitekniikan tutkijat käyttävät Tulevaisuuden tekijät -ohjelmassa saamansa 500 000 euron rahoituksen tehdäkseen niin.

Tutkijat kehittävät Neo-Carbon Food -prosessia, jonka avulla hiilidioksidista ja uusiutuvasta sähköstä tuotetaan ravinnoksi sopivia proteiineja suljetussa kierrossa. Maaperää ei tarvita lainkaan.

“Tämä kuulostaa scifiltä, mutta niinhän kasvit toimivat: ne ottavat monet raaka-aineensa ilmasta”, sanoo energiatehokkuuden professori Jero Ahola Lappeenrannan yliopistosta. Hän on yksi Neo-Carbon Food -prosessia kehittävän tutkimustiimin jäsenistä.

Proteiinituotantoa autiomaassa tai avaruudessa

LUT:in ja VTT:n tutkijat tuottavat proteiineja mikrobikäymisen avulla suljetussa kierrossa. Proteiinien rakennusaineina käytettävää energiaa saadaan sähköstä ja hiilidioksidia ilmasta. Energia syötetään mikrobeille vetynä, minkä lisäksi niille annetaan välttämättömiä kivennäisaineita, kuten typpeä, fosforia, kalsiumia ja kaliumia.

Mikrobien kasvettua tarpeeksi osa niistä siivilöidään pois ja kuivataan. Valmiissa mikrobimassassa on enemmän proteiinia kuin soijassa. Tuote muistuttaa koostumukseltaan kuivahiivaa, tuoksuu neutraalilta ja maistuu etäisesti vehnäjauholta.

Mikrobimassaa voidaan käyttää eläinten ravintona sellaisenaan tai esimerkiksi rehun seassa. Varsinaiseksi elintarvikkeeksi Neo-Carbon-proteiineilla on vielä matkaa, mutta tulevaisuudessa tutkimusryhmän keksinnöllä ruokitaan ideaalitapauksessa myös ihmisiä.

Kunhan saatavilla on uusiutuvaa energiaa, proteiineja voi tuottaa missä tahansa autiomaasta oman kodin keittiöön. Tai avaruteen, Ahola lisää.

“Suljetun prosessin taustalla on alun alkaen ollut huoli siitä, miten avaruuslennolla tuotetaan ruokaa. Jokaisen kilon vieminen avaruuteen maksaa paljon. Suljetussa prosessissa ei tarvita maata”, hän sanoo.

Kuulostaa kunnianhimoiselta. Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiön toimitusjohtaja Laura Juvosen mukaan Aholan tutkimusryhmä tekee juuri sellaista rohkeaa ja uutta avausta, jota Tulevaisuuden tekijät -ohjelma hakee. Monitieteinen tiimi lähestyy globaalia ruoantuotannon haastetta ainutlaatuisella osaamisella.

“Erityisen hienoa tässä tutkimuksessa on se, että siinä yhdistyy LUT:in sähkötekniikan ja uusiutuvan energian osaaminen ja VTT:n tekninen ja mikrobeihin liittyvä osaaminen. Osaamisalueiden tuominen yhteen on merkittävää”, Juvonen sanoo.

Säätiöiden rahoituksella siirrytään grammoista kiloihin

Jero Aholan tiimi on valmistanut ensimmäiset grammat proteiinia kahvimukin kokoisessa reaktorissa. Seuraavaksi tutkijat haluavat siirtyä mukeista halleihin ja grammoista kiloihin. Säätiöiden rahoituksen avulla he aikovat rakentaa reaktorista suuremman pilottiversion ja testata sitä osana Lappeenrannan teknillisen yliopiston aurinkovoimalaa.

Kun proteiinituotanto saadaan skaalattua seuraavaan kokoluokkaan, Ahola arvelee elinkeinoelämän viimeistään kiinnostuvan Neo-Carbon Food -proteiineista. Tutkimushanke saattaa vaikuttaa merkittävästi maatalouden tulevaisuuteen ja muotoihin, sillä prosessia voi monistaa niin paljon kuin huvittaa. Tulevaisuuden tekijät -ohjelman rahoituksella tiimi pyrkii kasvattamaan proteiinituotannon tuhatkertaiseksi.

Loikka laboratoriosta moninkertaisesti suurempaan pilottiin on tunnistettu haaste. On vielä esimerkiksi vaikea ennustaa, miten hyvin prosessi toimii ja minkälaisia hyötysuhteita se saa aikaan. Tutkimuksen edistäminen ei ole lasten leikkiä, minkä vuoksi puolen miljoonan euron rahoitus on paras uutinen aikoihin, Ahola sanoo.

“Tällaisia rahoja ei yrityksiltä saa. Tutkimuksessa on paljon riskejä ja skaalaaminen on iso ponnistus. Onneksi on säätiöitä, joiden tuella pääsemme tutkimuksen kanssa eteenpäin.”

Teksti: Kristiina Markkanen / Kaskas Media

Katso myös, mitä muita artikkeleita löytyy Teknologiateollisuuden uutiskirjeestä 7/2017.