Как прокормить 8 миллиардов человек, каждый из которых хочет иметь доступ к более качественному, питательному и более дешевому белку?

Будем ли мы разводить больше коров, свиней и кур? Будем ли мы вырубать больше тропических лесов для выращивания зерновых культур?

На протяжении следующего десятилетия мы переосмыслим, как прокормить планету, преобразуя то, что мы едим и как мы это выращиваем.

Мы становимся свидетелями рождения самой этичной, питательной и экологически устойчивой системы производства белка, придуманной человечеством.

Я говорю о сфере, известной как сельское хозяйство на уровне клеток или производство мяса на основе стволовых клеток, области, которая готова к быстрой демонетизации. Со временем стоимость производства говяжьего бургера на основе лабораторного культивирования клеток упала в 10 000 раз с 1 миллиона долларов за кг в 2000 году до примерно 100 долларов за кг в 2020 году.

Ожидается, что эта стоимость упадет ниже 10 долларов за кг к 2025 году, тем самым создавая массовый рынок эквивалентных затрат способов замены говядины с минимальными экологическими затратами и сокращением убоя животных. Аналогичное снижение цен наблюдается по отношению к мясу курицы и рыбы на основе стволовых клеток.

Эта технология позволит производить говядину, мясо курицы и рыбы в любом месте, по требованию, и оно будет более питательным и экологически безопасным, чем традиционные варианты животноводства.

Компании, такие как OMeat, JUST и SCiFi Foods, уже масштабируют производство.

В настоящее время также эволюционирует направление «вертикальных ферм», которые предлагают гибкое решение глобальных сельскохозяйственных проблем, таких как изменчивость из-за климатических изменений, засух и наводнений.

Исследования показывают, что вертикальное фермерство имеет множество преимуществ: во-первых, оно может производить более питательные культуры. Во-вторых, вертикальные фермы могут давать до четырех урожаев в год, что невозможно в традиционном сельском хозяйстве. В-третьих, оно значительно снижает транспортные затраты на продукты питания, поскольку они производятся в непосредственной близости от места потребления. Наконец, вертикальное фермерство здоровее, так как сокращает необходимость в пестицидах.

Благодаря слиянию биотехнологий, материаловедения, датчиков, робототехники, машинного обучения формируется область, известная как AgTech.

В сегодняшнем блоге мы кратко рассмотрим доступ человечества к продуктам питания и обсудим последние достижения и ведущие компании в области вертикального фермерства и сельского хозяйства на уровне клеток.

Погрузимся!

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ПИТАНИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

Давайте рассмотрим производство продуктов питания в перспективе и взглянем на историю доступа человечества к продуктам питания на протяжении времени. Это история, очевидно, тесно связана с ростом населения.

population_chart

Доисторическая эпоха: В доисторическую эпоху, когда общая численность населения человека составляла всего от 5 до 10 миллионов человек, древние люди жили как охотники-собиратели, полагаясь на дикие растения и животных для пропитания.

Сельскохозяйственная революция: Сельскохозяйственная революция, которая началась примерно в 10 000 году до нашей эры, ознаменовала существенный поворотный момент в истории человечества. Впервые мы начали выращивать культуры и разводить скот, обеспечивая надежный источник пищи и способствуя росту поселений и возникновению цивилизаций. Эти достижения также привели к взрывному росту населения — к 1 году нашей эры население мира оценивалось примерно в 300 миллионов человек.

Средние века: Затем население увеличилось до около 450 миллионов человек в средневековье, когда доступ к продуктам питания был в значительной степени обусловлен экономическими и социальными системами, включая феодальную систему в Европе.

Промышленная революция: Промышленная революция, начавшаяся в конце 18 века, оказала глубокое влияние на доступ человечества к продуктам питания. Новые технологии — от парового двигателя до механического жатвенного комбайна — революционизировали сельское хозяйство и позволили массово производить продукты питания. К 1900 году глобальное население выросло до примерно 1,6 миллиарда человек.

Современность: Сегодня доступ к продуктам питания был сформирован глобализацией, технологическими достижениями и ростом пищевой промышленности. Для большей части населения мира в 8 миллиардов человек продукты питания широко доступны в большинстве частей мира благодаря передовым транспортным и распределительным системам. Тем не менее, несмотря на эти достижения, оценивается, что более 800 миллионов человек все еще страдают от хронического голода.

СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО И ПИТАНИЕ В ЦИФРАХ

Общая площадь Земли составляет чуть более 13 миллиардов гектаров, и примерно треть от этого, или 4,7 миллиарда гектаров, используется для сельского хозяйства, (согласно данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН — ФАО).

В то же время 26% суши, не покрытой льдами, используется для выпаса скота.

В целом, сельскохозяйственное производство использует около 70% пресной воды Земли, а ее вклад в образование парниковых газов около 33%.

Итак, что же мы производим на всей этой земле, отведенной под сельское хозяйство? Вот некоторые ключевые статистические данные о текущей системе:

  • Глобальная стоимость сельского хозяйства, лесного хозяйства и рыболовства в настоящее время оценивается в 3,6 триллиона долларов, что в два раза больше, чем 1,6 триллиона долларов в 2000 году.
  • Согласно ФАО, мировое производство основных сельскохозяйственных культур составило 9,3 миллиарда тонн в 2020 году, что на 52% больше, чем уровни производства 2000 года.
  • Четыре ключевые культуры составляют половину глобального производства основных сельскохозяйственных культур: сахарный тростник (20%), кукуруза (12%), пшеница (8%) и рис (8%).
  • На Земле обитает более 33 миллиардов кур по всему миру — в три раза больше, чем в 1990 году. Глобальное производство куриного мяса оценивается почти в 103 миллиона тонн.
  • В мире около 5 миллиардов коров, а ежегодное производство говядины составляет чуть менее 60 миллионов тонн.
  • Планета насчитывает 1 миллиард домашних свиней, а глобальное производство свинины в 2022 году составило около 114 миллионов тонн.
  • Глобальное производство рыбы и морепродуктов за последние 50 лет увеличилось в четыре раза. Большая часть этого роста обусловлена чрезмерным выловом рыбы: Всемирный банк оценивает, что почти (!!!) 90% глобальных запасов морской рыбы полностью исчерпаны или переловлены.

ПЕРЕИЗОБРЕТЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

По мере увеличения численности населения Земли с 8 миллиардов до 9 миллиардов и повышения уровня жизни людей, они требуют более качественного белка.

Например, ФАО оценивает, что потребление увеличится на 70% к 2050 году. Ожидается, что глобальное потребление морепродуктов увеличится на 23 миллиона тонн ежегодно к 2030 году.

В то же время традиционные системы производства всей этой пищи продолжают вредить планете. Например, производство мяса занимает 80% всей сельскохозяйственной земли и способствует выработке примерно пятой части всех парниковых газов, производимых человеком.

Учитывая эти тенденции, КАК МЫ МОЖЕМ КОРМИТЬ НАШЕ РАСТУЩЕЕ ГЛОБАЛЬНОЕ НАСЕЛЕНИЕ здоровым и устойчивым способом?

Говорим ли мы людям: «НЕТ, у вас не будет доступа к высококачественному белку?», или мы продолжим чрезмерный вылов рыбы? Или вырубать еще больше тропических лесов для выращивания кормов и скота?

Это было бы безумием.

Или мы используем технологии для преобразования «дефицита в изобилие» и переизобретения производства продуктов питания?

Два ключевых технологических достижения, которые сделают это переосмысление возможным, — это вертикальное фермерство и сельское хозяйство на уровне клеток.

ВЕРТИКАЛЬНОЕ ФЕРМЕРСТВО

Вертикальное фермерство, при котором продукты питания выращиваются в вертикальных высотках (то есть в зданиях, а не на полях на открытом воздухе), представляет собой классический случай схождения экспоненциальных технологий.

За последнее десятилетие технология перешла от нескольких пилотных проектов на ранней стадии к полностью развитой отрасли.

Уже открыто более 2000 вертикальных ферм по всей территории США.

Прогнозы предполагают, что глобальная индустрия вертикальных ферм может достичь более 7 миллиардов долларов к 2025 году и до 20 миллиардов долларов к концу этого десятилетия.

Подумайте об этом. Средний американский обед проходит 3000-4000 км, чтобы добраться до тарелки (например, говядина из Аргентины, вино из Франции и сыр из Среднего Запада США).

И поскольку до 50% конечной розничной цены продукта составляют транспортные расходы, хранение и обработка, эти км (и связанные с ними затраты) быстро накапливаются.

Вертикальное фермерство устраняет эти и несколько других недостатков нашей текущей системы питания.

Вот 5 преимуществ вертикального фермерства:

(#1) Циклы роста 24/7: Контролируемое освещение и питательные вещества на вертикальных фермах позволяют производить продукты питания круглый год, 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, независимо от погодных условий или времени года. Это приводит к более высоким урожаям, более стабильному поставкам свежих продуктов и повышению продовольственной безопасности.

(#2) Свежие продукты: Чем дольше продукты находятся вне почвы, тем меньше питательных веществ они сохраняют, теряя в среднем 45% своего питания перед употреблением. Продукция, поступающая с вертикальной фермы, может попасть на ваш стол менее чем за день. Думайте о «фермерском рынке» все время.

(#3) Сокращение использования воды: Завися от гидропоники и аэропоники, вертикальные фермы позволяют использовать на 90% меньше воды, чем традиционное сельское хозяйство.

(#4) Сокращение углеродного следа: Поскольку вертикальные фермы устраняют необходимость в транспортировке свежих продуктов и находятся ближе к городским районам, они могут сократить свой углеродный след на 90% по сравнению с традиционными методами ведения сельского хозяйства.

(#5) Сокращение использования пестицидов: Вертикальные фермы выращивают культуры в контролируемой среде, что исключает необходимость в пестицидах и гербицидах. Это приводит к более высококачественному продукту, который имеет более длительный срок хранения по сравнению с традиционными методами ведения сельского хозяйства.

Учитывая эти преимущества, давайте посмотрим на 3 лидирующих компании в индустрии вертикального фермерства…

ТРИ ВЕДУЩИХ КОМПАНИИ ВЕРТИКАЛЬНОГО ФЕРМЕРСТВА

Plenty: Основанная в 2014 году, компания Plenty имеет около 200 патентов на свое имя и выращивает свои культуры в 30-футовых вертикальных башнях модульным способом.

По сравнению с традиционным фермерством, установка Plenty позволяет компании производить урожаи в 350 раз больше на акр, используя лишь часть воды и всего 1% земли, необходимой для традиционных ферм.

В 2022 году в рамках финансирования Серии E на сумму 400 миллионов долларов Walmart приобрел долю в компании. Этот шаг стал первым случаем, когда крупный американский ритейлер сделал значительные инвестиции в вертикальное фермерство. Помимо финансирования, Plenty также подписала коммерческое соглашение с Walmart, чтобы «возглавить новую категорию свежих продуктов и приблизить фермы Plenty к клиентам Walmart, предлагая круглый год экологически чистые и устойчивые продукты без пестицидов».

Plenty также недавно объявила, что строит то, что может быть самым крупным в мире закрытым кампусом вертикального фермерства на 120 акрах в Вирджинии. Стоимость объекта в 300 миллионов долларов будет выращивать различные культуры, включая листовые зеленые и помидоры, начиная с фермы клубники Driscoll’s в конце этого года. В целом вертикальная ферма будет производить до 20 миллионов фунтов продукции в год и создаст 300 новых рабочих мест.

Crop One: Crop One непрерывно производит свежие, местные и безопасные листовые зеленые 365 дней в году с 2015 года. Компания также ответственна за две из крупнейших вертикальных ферм в мире: ECO1 в Дубае и новый объект в Пенсильвании.

ECO1 — это вертикальная ферма площадью 330 000 квадратных футов, расположенная в одном из самых жарких и сухих мест, которые вы можете найти: Объединенные Арабские Эмираты.

Объект функционирует как другие вертикальные фермы, используя светодиодный свет и коктейль питательных веществ для выращивания растений без почвы или света. Но то, что отличает ECO1 от большинства других вертикальных ферм, — это его масштаб: объект в Дубае может производить более 2 миллионов фунтов листовых зеленых ежегодно, включая салаты, рукколу, смешанные зеленые салаты и шпинат.

Crop One также строит новую вертикальную ферму площадью 316 000 квадратных футов в Пенсильвании. Объект будет производить 7 тонн продукции в день после полного ввода в эксплуатацию в 2024 году, сосредоточившись на салате романо и зеленых смесях.

Upward Farms: Компания Upward Farms была основана в 2013 году и в настоящее время продает микрозелень в 21 магазине Whole Foods Market и других магазинах по всему Нью-Йоркскому мегаполису.

Эта зелень поставляется с двух существующих ферм Upward Farms в Нью-Йорке, и компания недавно объявила о строительстве еще более крупной вертикальной фермы в Пенсильвании.

Новый объект площадью 250 283 квадратных футов будет одной из крупнейших вертикальных ферм в мире и предназначен для сокращения использования воды и земли на 95%, а также для устранения 1,7 миллиона миль транспортировки продуктов питания в год. Он будет производить микрозелень и листовую зелень, а также гибридного полосатого окуня.

Как говорит генеральный директор Upward Farms Джейсон Грин: «Мы сможем достичь почти 100 миллионов американцев в течение одного дня распределения в отличие от недели, которая может потребоваться, чтобы получить продукты с Западного побережья».

Новый объект в Пенсильвании планируется ввести в эксплуатацию к концу этого года.

Мы также видим, как в игру входят роботы. В настоящее время до 80% стоимости вертикальной фермы приходится на человеческий труд, но компания Iron Ox, базирующаяся в Кремниевой долине, разработала робота весом в 1000 фунтов, который может перевозить контейнеры для выращивания весом в 365 кг.

Короче говоря, фермерство не только становится выше, но и обильнее. И умнее. И, что самое важное: гораздо более эффективнее.

СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО НА УРОВНЕ КЛЕТОК: РЕВОЛЮЦИЯ БЕЛКА

Вместо того, чтобы выращивать целую корову, курицу или тунца только ради доступа к мясу, почему бы просто не вырастить часть животного, из которой мы будем брать мясо?

Представьте, если бы мы могли начать с одной мышечной стволовой клетки и вырастить только мышечную ткань, другими словами стейк, не нуждаясь в остальной части коровы? Представьте, что миллионы, а может быть, и миллиарды акров пастбищ возвращаются обратно в дикую природу?

И такое мясо уже выращивается в лабораториях (это и есть «сельское хозяйство на уровне клеток»).

Сельское хозяйство на уровне клеток работает за счет безболезненного извлечения клеток из живого животного, а затем «кормления» этих клеток смесью питательных веществ и естественно встречающихся факторов роста (например, аминокислоты, витамины), чтобы они размножались миллиардами.

Вот 3 преимущества сельского хозяйства на уровне клеток по сравнению с традиционными методами:

(#1) Лучше для окружающей среды: Культивируемое мясо использует на 99% меньше земли, на 82-96% меньше воды и производит на 78-96% меньше парниковых газов. Кроме того, с сельским хозяйством на уровне клеток, использование энергии снижается на 7-45% в зависимости от вида мяса (например, традиционное куриное фермерство гораздо более энергоемко, чем традиционное говяжье фермерство).

(#2) Более здоровая пища: Культивируемое мясо также является более здоровым решением. Например, поскольку мы выращиваем стейк из стволовых клеток, мы можем увеличить количество полезных белков, сократить насыщенные жиры и даже добавить витамины. Мясо, выращенное в лаборатории, также может быть разработано (с использованием технологий, таких как CRISPR) так, чтобы быть насыщенным питательными веществами и быть самым здоровым и вкусным белком, возможным. Мясо не требует антибиотиков и, учитывая опасность болезней (коровье бешенство) на самом деле безопаснее для человека. Переходя на культивируемое мясо, мы снижаем глобальную нагрузку на систему здравоохранения и, поскольку 70% новых заболеваний исходят от домашнего скота.

(#3) Повышенная эффективность и снижение затрат: В традиционном фермерстве многие факторы могут влиять на рост и производство культур, включая погодные условия, вспышки болезней и заражения вредителями. С сельским хозяйством на уровне клеток эти факторы значительно сокращаются, поскольку культуры выращиваются в контролируемой среде, такой как теплицы или биореакторы. Это приводит к последовательному, надежному получению урожая, сокращению пищевых отходов и, в сочетании с продолжающимися технологическими достижениями, в конечном итоге, к более дешевой пище.

Мы наблюдаем за развитием этой технологии в реальном времени.

По состоянию на 2022 год в индустрию сельского хозяйства на уровне клеток было инвестировано более 4 миллиардов долларов, и McKinsey оценивает, что рынок мяса на основе клеток может достичь 25 миллиардов долларов к 2030 году.

Несколько стартапов по всему миру уже работают над тем, чтобы привнести искусственные мясные продукты в пищевую промышленность.

Чтобы помочь в этой миссии и дальнейшему стимулированию инноваций в этой области, в 2018 году был запущен многолетний конкурс на 15 миллионов долларов под названием «Накормить следующий миллиард», чтобы стимулировать команды производить альтернативы куриным грудкам или филе рыбы, которые воспроизводят или превосходят обычную курицу и рыбу в: доступности, экологической устойчивости, благополучии животных, питательности, а также вкусе и текстуре.

Теперь давайте посмотрим на некоторые из ведущих компаний, создающих будущее пищи, организованных по типу производимого ими мяса…

ВЕДУЩИЕ КОМПАНИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА НА УРОВНЕ КЛЕТОК

Компании, производящие курицу

GOOD Meat: В 2020 году GOOD Meat, подразделение культивируемого мяса компании Eat Just, стала первой компанией в мире, начавшей продавать мясо, выращенное в лаборатории, с культивируемой курицей, попавшей в коммерческие рынки Сингапура.

Кроме того, в 2022 году они запустили культивируемый куриный сатэ в ларьках и мясных лавках США, и они также объявили о новом партнерстве по разработке крупнейших в мире биореакторов (250 000 литров) для культивирования клеток животных с возможностью производить до 14 миллионов фунтов мяса в год.

UPSIDE Foods (ранее Memphis Meats): В ноябре 2022 года UPSIDE Foods стала первой компанией, получившей одобрение от FDA. Это одобрение является ключевым этапом (требуется еще два) на пути к разрешению компании на продажу культивируемой курицы потребителям.

Сразу после раунда финансирования серии C на сумму 400 миллионов долларов в 2022 году UPSIDE Foods сосредоточилась на создании своего коммерческого объекта, совершенствовании своей цепочки поставок и партнерстве с крупными игроками в пищевой и розничной отрасли, включая Whole Foods (который является инвестором) и шеф-повара Доминик Кренн, которая поможет привести продукт компании в рестораны.

Believer Meats (ранее Future Meats): Компания Believer Meats привлекла внимание в 2021 году, когда объявила, что снизила стоимость культивированной куриной грудки до 7,50 долларов. Затем, спустя 10 месяцев, компания заявила, что может производить 110-граммовую куриную грудку всего за 1,70 доллара.

Процесс компании включает ферментацию клеток животных в нержавеющих стальных емкостях, при этом отходы постоянно удаляются, что приводит к урожайности, в 10 раз превышающей отраслевой стандарт. В декабре 2022 года компания приступила к строительству одного из крупнейших в мире заводов по производству культивированного мяса с производственной мощностью 11 000 тонн культивированного мяса.

Компании, производящие говядину

SCiFi Foods: В 2022 году SCiFi Foods сделала революционное объявление о достижении паритета цен с говядиной. Используя собственные технологии, сочетающие высокопроизводительное клеточное инженерство и технологию CRISPR, компания смогла снизить стоимость культивированного мяса в 1000 раз. В результате получился «смешанный бургер», частично растительного происхождения, частично культивированного мяса, стоимостью менее 10 долларов за бургер.

Компания оценивает, что при крупномасштабном производстве цены на культивированную говядину будут еще снижаться, в конечном итоге доходя до 1 доллара за бургер.

OMeat: Стартап из Лос-Анджелеса Omeat использует свой опыт в области тканевой инженерии и биомедицины для разработки масштабируемого подхода к культивированному мясу.

Основанная известным тканевым инженером и бывшим профессором Массачусетского технологического института и Гарварда доктором Али Хадемхоссейни, компания сосредоточена на выращивании настоящего мяса, которое будет таким же вкусным, как обычное мясо, но без экологических последствий текущей сельскохозяйственной системы.

Aleph Farms: Стартап культивированного мяса Aleph Farms достиг нескольких первых мест в индустрии, включая: первый культивированный говяжий стейк в 2018 году, первое культивированное мясо, выращенное в космосе в 2019 году, и первый культивированный стейк рибай в 2021 году.

Процесс компании, сочетающий 3D-биопечать и науку о стволовых клетках, позволяет сократить использование земли и воды до 95% и выбросы парниковых газов до 90%. Aleph Farms недавно переехала в новое здание площадью 65 000 квадратных футов и планирует запустить свой говяжий продукт в Израиле и Сингапуре в этом году.

Компании, производящие свинину

Novel Farms: Стартап в области пищевых технологий из Беркли Novel Farms успешно создал первый в мире свиный окорок без вреда для животных, имитирующий текстуру и мраморность настоящего мышечного среза.

В отличие от конкурентов в индустрии культивированного мяса, добавляющих биоматериалы, такие как альгинат и целлюлоза, для создания структуры мяса, технология Novel Farms позволяет обойти этот этап, сокращая затраты на производство каркаса на 99%. Компания ожидает, что ее свиное филе поступит к клиентам в 2025 году, с коммерческим массовым производством в 2027 году.

Meatable: Голландская компания по производству культивированного мяса Meatable представила свои синтетические сосиски в 2022 году. Вместо использования эмбриональной сыворотки крупного рогатого скота (FBS) компания использует технологию opti-ox, основанную на одной клетке из пуповины животного, которая позволяет создавать культивированное мясо без вреда для животного.

Meatable планирует вывести свой свиной продукт на рынок Сингапура в 2024 году, с готовыми к продаже в супермаркетах продуктами (например, свиные пельмени) к 2025 году.

Компании, производящие рыбу

Wildtype: Одним из лидеров на рынке альтернативных морепродуктов является Wildtype, которая недавно привлекла 100 миллионов долларов в раунде серии B для своего «суши-класса» культивированного лосося. Компания выращивает клетки тихоокеанского лосося в стальных резервуарах, а затем помещает их в «каркасы», структуры, сделанные из растительных ингредиентов, для направления клеток в формировании каждого куска рыбы.

Опытный завод Wildtype способен производить до 200 000 фунтов культивированных морепродуктов в год, и компания ожидает запуска своего продукта из лосося в ресторанах США в 2023 году.

Bluu Seafood: Немецкая компания Bluu Seafood представила свои первые 2 продукта в 2022 году: рыбные палочки и рыбные шарики, которые изготавливаются из культивированных рыбных клеток, а затем обогащаются растительными белками. Компания также работает над созданием атлантического лосося, радужной форели и карпа.

Bluu Seafood планирует начать свое пилотное производство в этом году, вступая в первую фазу коммерциализации продукта.

МЫСЛИ

Сложив все это вместе, мы видим совершенно другое будущее пищи.

Скотобойни могут стать призрачными историями-страшилками, которые мы расскажем нашим внукам. У нас может появиться шанс заново заселить наши океаны и вернуть миллиарды акров пастбищ обратно в тропические леса.

И планета, которая уже испытывает напряжение под весом 8 миллиардов душ, будет иметь шанс справиться, когда наше число превысит 9 миллиардов.

В нашем следующем блоге в серии Метатрендов (#19) мы исследуем перенос производства на внутренний рынок и отдачу труда на аутсорсинг.

Вольный перевод вот этого https://www.diamandis.com/blog/metatrend-18-cellular-agriculture-and-vertical-farming