Биотехнологии из моря. Из водорослей производят и биотопливо, и косметику

Биотехнологиям почти столько же тысячелетий, сколько человечеству. При помощи живых организмов люди с древнейших времён делали кефир, сыр, квас, дрожжевой хлеб. Развитие науки и промышленности позволило глубже понять эти механизмы и научиться целенаправленно управлять ими.

Экономика водорослей

Биотехнологии позволяют использовать биологические ресурсы для создания новых продуктов, меняя сам подход к производству. Так формируется биоэкономика — новая модель хозяйственной деятельности, при которой вместо исчерпаемых ресурсов — нефти, газа, угля — человек использует возобновляемые.

Особое место в ней занимают водоросли: из них можно производить широкий спектр полезных продуктов — от биотоплива и биоразлагаемого пластика до пищевых добавок. При этом производство реально выстроить по замкнутому циклу: продукт производят, используют, а затем перерабатывают и возвращают ресурс в хозяйственный оборот. Это позволяет эффективнее использовать сырьё и снижать нагрузку на экономику.

Производство продуктов из подводной флоры развивается при поддержке национального проекта «Технологическое обеспечение биоэкономики». Водоросли невероятно богаты полезными веществами. Однако, чтобы превратить биологический ресурс в промышленный продукт, недостаточно иметь лишь доступ к сырью. Необходимы технологии промышленного выращивания или добычи, оборудование для переработки, возможность масштабирования производства. Создание всей этой инфраструктуры входит в число задач нацпроекта.

Научные коллективы могут получать гранты на разработку новых технологий, а компании — на поддержку научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). Кроме того, производителям выделяют субсидии для создания и модернизации производственных мощностей.

Зелёное чудо

Компания «Альготек Грин Технолоджи» (Тверь) разработала промышленную технологию производства хлореллы. Эта зелёная микроводоросль известна своей способностью невероятно быстро делиться. К тому же она обладает почти идеальным набором микроэлементов (аминокислоты, витамины) и белка.

«Предки тех штаммов хлореллы, с которыми мы работаем, были в своё время получены из Нурекского водохранилища в Таджикистане, — рассказывает директор по развитию бизнеса Артемий Прокопенко. — Компания существует с 2010 года, и первые 7–8 лет мы потратили на НИОКР. Получили нужные модифицированные штаммы, сконструировали фотобиореакторы, разработали технологию выращивания».

Фотобиореактор — это сложная установка, похожая на очень большой аквариум, в котором в чистой воде, с добавлением азота, фосфатов и органики, под воздействием определённого освещения (тоже ноу-хау компании) хлорелла размножается.

На выходе — миллион литров ярко-зелёной суспензии в год. С её помощью, например, можно очищать водоёмы от промышленных сбросов (в основном азотных и фосфатных групп), а также синезелёных водорослей. Хлорелла хорошо поглощает всё это, растёт, становится пищей для зоопланктона, который, в свою очередь, с аппетитом едят рыбы.

Рыб, кстати, можно кормить концентратом хлореллы и напрямую. Так поступают при разведении дорогих видов — форели, осетра и т. д.

«Хлореллу применяют и при откорме скота, — продолжает Прокопенко. — Проект в Омане, который мы сейчас развиваем, показывает, что при её использовании в животноводстве можно полностью отказаться от антибиотиков. Кроме того, мы делаем из хлореллы полезные пищевые добавки для людей».

Компания уже получила три гранта от Фонда содействия инновациям на развитие своих проектов. В этом году она подала заявку на ещё один грант по национальному проекту «Технологическое обеспечение биоэкономики». Если поддержку получат, средства планируют направить на расширение производства хлореллы.

Капуста и виноград

НПО «Биомедицинские инновационные технологии» (Тверь и Республика Карелия) тоже работает с водорослями, но с другими видами. Например, с ламинарией (морской капустой) из Белого моря. Она содержит в себе рекордное количество йода, витаминов и солей альгиновой кислоты, которые выводят из организма вредные вещества. Одна проблема: без специальной обработки ламинарии они не усваиваются.

«Для того чтобы полезные вещества лучше воспринимались организмом, мы используем собственную запатентованную технологию ферментации, — объясняет директор по развитию и взаимодействию с государственными органами Артём Силаков. — Дело в том, что клетки водорослей защищены прочной оболочкой из полисахаридов, которую ни желудок, ни кишечник не могут разрушить. Ферментация "вскрывает" эти клетки, делая йод, магний и другие элементы легкодоступными для усвоения. Без ферментации усвояемость морских водорослей находится на уровне 5–10%. После — практически 100%».

Ещё один исходный продукт — фукус, он же «морской виноград». Сейчас предприятие выпускает около 2,5 тысячи тонн продукции в год: биодобавки, косметику, детское питание и т. д.

Продукция поставляется более чем в 50 стран. Секрет успеха — в сырьевой базе, то есть в водорослях Белого моря. Они растут в холодных, экологически чистых водах, что напрямую влияет на состав, чистоту и концентрацию полезных веществ.

Однако важна и глубина переработки. Покупателю нужно не просто биоактивное сырьё, а готовый, стандартизированный и сертифицированный продукт с понятным составом и стабильным качеством.

По словам Силакова, старт национального проекта «Технологическое обеспечение биоэкономики» дал дополнительный импульс проектам по добыче и переработке возобновляемых морских ресурсов. В связи с этим открывается больше возможностей для государственно-частного партнёрства. Власти предоставляют землю, инфраструктуру, специальные налоговые режимы (например, для резидентов Арктической зоны), а бизнес вкладывает свои компетенции и технологии.

Век на водорослях

Архангельский водорослевый комбинат — единственное предприятие полного цикла в России, которое уже больше 100 лет занимается добычей и глубокой переработкой дикорастущих водорослей. Их, кстати, традиционно добывают вручную, а косметику и другие продукты производят по современным стандартам.

«Самым сложным в процессе является сохранение всех полезных свойств водорослей, — говорит генеральный директор предприятия Борис Этин. — Для этого используются "мягкие" методы экстракции — без высоких температур. Процесс строится следующим образом: сначала извлекают ценные компоненты — каротиноиды и пигменты. Затем выделяют полисахариды. На заключительном этапе оставшаяся клетчатка используется как основа для биоудобрений».

Здесь производят субстанции фармацевтического и медицинского назначения, пищевые и биологические добавки, косметику.

Приспосабливаясь к суровым условиям Арктики, водоросли накапливают комплексы полезных веществ — адаптогены, которые помогают сохранять активность организма на клеточном уровне.

Ламинария, например, особенно ценится из-за высокого содержания липидного комплекса. В составе есть биодоступный йод и ещё 5 микроэлементов, необходимых для его усвоения: медь, цинк, железо, кобальт и селен.

Экстракт фукуса хорошо увлажняет кожу и стимулирует синтез собственного коллагена.

«Потенциал промысла морских водорослей в России оценивается более чем в 250 тысяч тонн в год, — продолжает Этин. — Однако фактическая добыча в 2024 году составила лишь около 8 тысяч тонн, то есть менее 3% от возможного».

Участие в нацпроекте позволит предприятию получать меры господдержки, включая льготное финансирование и экспертное сопровождение. В настоящий момент прорабатывается план по приобретению новых мощностей для производства первого в России импортозамещённого пищевого альгината.

На будущее

В России есть проекты изготовления биотоплива из подводных растений. Например, в Уральском федеральном университете создали технологию получения биоэтанола из пресноводных водорослей, которые в больших объёмах растут в прудах-охладителях тепловых и атомных электростанций. Учёные подчёркивают, что это поможет перейти от углеводородной к зелёной энергетике и сделать производство энергии экономичнее, а нашу жизнь экологичнее.

Из этих и других перспективных проектов и складывается российская биоэкономика. Потенциал её огромен: к 2030 году объёмы производства продукции в целом по стране должны увеличиться на 96%.