Прокормить планету. Обвалят ли китайцы аграрный импорт за счет ГМ-технологий

Украина является одним из крупнейших мировых экспортеров сельхозпродукции. Но украинские аграрии могут растерять свои конкурентные преимущества, если будут полагаться только на традиционные технологии.

Сейчас в США, ЕС, Японии, Китае происходит технологическая революция как в растениеводстве, так и в животноводческом секторе. Стартапы, обещающие новые способы производства продовольствия, собирают миллионы, а иногда и сотни миллионов долларов. Тема эта необъятна, мы ограничимся лишь самыми впечатляющими примерами.

Агрофотовольтаика

Дефицит земельных ресурсов, пригодных для сельского хозяйства, все более усугубляется. Одним из главных конкурентов аграриев стала солнечная энергетика. Но оказывается, вместо борьбы за земельные участки можно использовать их совместно. Если расположить солнечные панели на высоте нескольких метров над плодородными землями, то можно одновременно выращивать урожай и вырабатывать электроэнергию. Это показал успешный эксперимент, проведенный в Германии Гогенгеймским университетом и Фраунгоферовским институтом солнечной энергии (Fraunhofer ISE).

На трети гектара пахотных земель на ферме Хеггельбах установили солнечные батареи на высоте пяти метров, чтобы фермеры могли по-прежнему использовать поля по прямому назначению. Благодаря новому принципу установки 720 солнечных батарей получили возможность вырабатывать электроэнергию не только на фронтальной стороне, но и на тыльной, используя отраженный свет от окружающей среды. Снег в данном случае считается "благоприятным природным условием", поскольку из-за отражения лучей эффективность панелей вырастает на 25%.

Панели расположили на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы растения получали необходимое количество солнечного света. Этого хватило, чтобы ферма обеспечила себя электроэнергией для зарядки электромобилей и переработки продуктов.

"Первые результаты эксперимента можно считать огромным успехом, - заявил руководитель проекта "Агрофотовольтаика" Стефан Шинделе. - По затратам на установку агрофотоэлектрическая станция сравнима с обычными солнечными панелями на крышах, а урожай оказался высоким и рентабельным. Тем не менее, прежде чем выпускать систему на рынок, нужно провести еще ряд экспериментов. Например, посмотреть, какие результаты получатся на больших площадях, и изучить, как можно выращивать фрукты, ягоды, хмель и виноград с помощью систем полива, работающих на энергии от агрофотоэлектрической станции".

Эта система может быть особенно выгодной для более южных стран, использующих искусственное орошение и не испытывающих недостатка солнечного света. Тем более что солнечные панели становятся все более дешевыми.

Вертикальные фермы

Во всех странах население все более скучивается в городах. И все труднее обеспечить его здоровой пищей. Частичным решением проблемы является возведение прямо в городах вертикальных ферм. По прогнозу Market Research Future, рынок вертикального фермерства будет оцениваться в $6 млрд к 2022 г., среднегодовой рост составит 26%.

Правда, этот способ годится для выращивания только зелени и некоторых овощей, но не зерновых или картофеля. Тем не менее вертикальные фермы - малые, большие и даже гигантские - появляются по всему миру.

Например, шведская компания Plantagon возводит в городе Линчепинге ферму-небоскреб The World Food Building, который будет производить 550 т овощей ежегодно. Строительство планируют закончить к 2020 г., его стоимость оценивается в $40 млн. Овощи будут выращивать без почвы, в богатом питательными веществами водном растворе, с помощью естественного освещения и светодиодов. Многие задачи будут выполнять роботы. Огромный спиралевидный конвейер будет автоматически перемещать овощи с верхних этажей на нижние и обратно, чтобы все они получали равное количество солнечного света, пока созревают. Зелень можно будет есть примерно через месяц после того, как посеют семена.

Ферма расположится на солнечной стороне здания, а на теневой - офисы, которые в общей сложности займут две трети башни. Уже сейчас разные компании стремятся выкупить право стать резидентами этих помещений. Из некоторых залов для совещаний будет открываться вид на растения. Также на многих этажах будут кафе и рестораны, в которых большинство блюд будут готовить из свежайших, только что сорванных с грядки продуктов.

Прямо в здании планируют открыть рынок, чтобы все желающие могли купить свежие овощи. А рестораны и супермаркеты смогут заключать с Plantagon договоры на прямые поставки.

Пока Plantagon еще на этапе строительства, американский стартап Plenty уже выращивает 15 видов зелени - от базилика и латука до кудрявой капусты - под светодиодными лампами на многоярусных шестиметровых полках в здании в Сан-Франциско. Такая технология не требует ни почвы, ни пестицидов, ни даже солнечного света, чтобы круглый год собирать урожай в относительно небольших закрытых помещениях. Недавно компания получила сертификат, что ее продукция полностью соответствует стандартам качества органических продуктов питания.

Весной 2018 г. стартап обещает открыть вторую вертикальную ферму, в два раза больше той, что находится в Сан-Франциско. Ангар площадью 9290 кв. м расположен в пригороде Сиэтла. На ферме будут производить ежегодно более 2000 т зелени, а также клубнику, помидоры и арбузы.

Plenty намерен открыть около 500 таких вертикальных ферм - по одной во всех городах-миллионниках. Стартап уже ведет переговоры с 15 странами на четырех континентах и крупнейшими торговыми сетями. В первую очередь Plenty ориентируется на рынки Китая, Японии и стран Ближнего Востока, которым не хватает пахотных земель. Следующие на очереди Канада, Дания и Ирландия.

В июле 2017-го стартап получил $200 млн от фонда SoftBank Vision, основанного самым богатым японцем - главой телеком-гиганта SoftBank Масаеси Соном. Вместе с Соном вложились в Plenty такие известные люди, как глава Amazon Джефф Безос и глава Alphabet (этому холдингу принадлежит Google) Эрик Шмидт.

Чтобы снизить эксплуатационные расходы, Plenty стремится максимально автоматизировать весь производственный процесс, а для пересадки саженцев использует маленьких роботов. Компания надеется, что ее органическая продукция будет не дороже традиционной.

Внедрение IT

Также может помочь аграриям союз с высокими технологиями, такими как IoT (Internet of Things) - Интернет вещей. По данным спутниковой компании Inmarsat, агроотрасль осваивает IoT-технологии быстрее, чем горнодобывающая промышленность, транспорт или энергетика.

Например, в Великобритании оператор IoT-систем Eseye совместно с компанией Burkard разработал датчики, которые в режиме реального времени выявляют у растений патогенные микроорганизмы. Это позволит существенно повысить производительность полевых культур. Система выявляет вредителей на раннем этапе, когда болезнь еще можно предотвратить. Для этого датчики собирают и анализируют споры растений. Как только датчик находит патологию, он тут же передает данные в облачную систему Amazon Web Services, к которой имеют доступ фермеры. Работу технологии обеспечивает IoT-сеть.

Систему уже тестируют в Великобритании. В будущем Eseye и Burkard планируют вывести ее на глобальный рынок.

Тем временем японские компании уже делятся своими технологиями с зарубежными фермерами. Так, SoftBank начал испытания умных датчиков на рисовых полях в Колумбии. Датчики отслеживают количество питательных веществ в почве и воде, а также измеряют температуру и степень влажности. На основе собранных данных создается индивидуальное руководство для каждого фермера, доступное в приложении на смартфоне.

Японский оператор мобильной связи Docomo намерен развивать умное фермерство в Северной Америке и в Азии. Владельцам ранчо компания предоставит чипы для контроля за животными. Небольшой датчик, вшитый под кожу корове, сможет непрерывно отслеживать температуру тела животного. Если признаки укажут на наступление родов, то фермеру придет оповещение на смартфон. Азиатским фермерам Docomo предлагает датчики для контроля за уровнем воды и температурой на рисовых заливных полях.

Согласно прогнозу MarketsandMarkets к 2022 г. рынок умного фермерства достигнет $11,23 млрд. В 2016 г. он оценивался в $5,18 млрд. Среднегодовой прирост составит 13,27%.

Генная инженерия

Событием года стала покупка за $43 млрд швейцарской компании Syngenta - одного из крупнейших мировых разработчиков и производителей генно-модифицированных семян растений - китайской госкорпорацией ChemChina. Сделка была завершена в мае и явилась самым дорогим зарубежным приобретением китайцев за всю историю.

Теперь ожидается, что Китай выйдет в мировые лидеры по выращиванию ГМ-культур. В стране с населением 1,3 млрд не хватает пахотных земель, чтобы обеспечить себя питанием. В этих условиях необходимо использовать земли максимально эффективно, и помочь в этом могут ГМ-семена, устойчивые к засухе и вредителям и обладающие более высокой урожайностью.

Правда, жители Китая, как и других стран, с недоверием относятся к ГМО. Но власти это не останавливает - в 2014 г. председатель КНР Си Цзиньпин пообещал увеличить инвестиции в биотехнологии, включая и ГМ-культуры. Приобретение Syngenta показывает: то были не просто слова. Поэтому нужно готовиться к тому, что урожаи в Китае вырастут и, следовательно, он будет меньше нуждаться в импорте (в частности, из Украины).

Генная инженерия вовсю применяется и для выведения новых пород скота и птицы. В качестве иллюстрации приведем примеры того, как ученые пытаются усовершенствовать коров.

В июне стало известно, что группа исследователей из Университета Флориды получила трехлетний грант от правительства США на сумму $733 тыс. Деньги выделены на выведение породы коров, которые не будут бояться тропического климата. Уже сегодня более половины крупного рогатого скота по всему миру живет в условиях жары и большой влажности. Теперь ученые с помощью генных технологий хотят создать корову, которая максимально адаптируется к жаре и при этом у нее будет мясо отличного качества.

Тем временем ученые из Аграрно-механического университета Западного Техаса (WTAMU) совмещают клонирование и селекцию, чтобы обеспечить американцев идеально мраморной говядиной, без лишнего межмышечного жира. Для начала ученые получают ДНК от мясного бычка, который соответствует всем параметрам. Затем с помощью клонирования эти параметры воспроизводятся в новом поколении животных. После этого животных скрещивают, а полученное потомство как раз и становится источником идеально мраморной говядины. С помощью этой методики техасские ученые уже выводят экспериментальных особей. Как утверждает руководитель исследования Тай Лоренс, мясо, которое в итоге поступит на рынок, не будет считаться клонированным, поскольку животные были зачаты и родились естественным путем. "Генетический прототип животного был клонирован, но само животное уже нет", - подчеркивает ученый.

А китайским генетикам из Северо-Западного университета сельского и лесного хозяйства (NWAFU) удалось создать коров, устойчивых к туберкулезу. Для этого была применена технология CRISPR/Cas9n. В два этапа ген сопротивляемости туберкулезу был пересажен в ДНК яйцеклеток коров. В результате благополучно родились 11 телят, анализ показал, что у всех у них этот ген успешно интегрировался в генетический код и ни у одного теленка не замечено никаких побочных эффектов.

Побочные эффекты - одна из основных проблем технологии CRISPR. Ученые вынуждены перебирать весь геном в поисках области, где генетические манипуляции менее всего повлияют на близлежащие гены. "Наше исследование - первая демонстрация того, что система CRISPR/Cas9n может использоваться для создания трансгенного скота без побочных эффектов. Мы обнаружили область в геноме коров, подходящую, чтобы успешно пересаживать новые гены и улучшать характеристики домашнего скота", - говорит руководитель исследования Юн Чжан. Этот успех открывает китайцам дорогу к созданию пород коров с любыми желаемыми усовершенствованиями.

Искусственное мясо

Еще один способ решения мясной проблемы - искусственное мясо. Сейчас уже вряд ли кого удивишь соевыми котлетами и прочими растительными заменителями мясных продуктов. По прогнозу Allied Market Research, рынок заменителей мяса должен ежегодно расти на 8,4% и к 2020 г. достигнет $5,2 млрд.

Правда, основной потребитель этих имитаций - вегетарианцы. Однако ряд компаний уверяют, что их искусственное мясо по вкусу практически не отличается от натурального, и рассчитывают приучить к своей продукции "плотоядную" часть общества.

Такие заявления звучат особенно убедительно, когда их подтверждают сети магазинов и ресторанов. Например, искусственное мясо производства американской компании Beyond Meat лежит на полках в супермаркетах рядом с обычным (хотя стоит вдвое дороже). С 2017 г. компания поставляет свою замороженную продукцию в торговые сети Safeway, Kroger и Sysco. Мясо от Beyond Meat можно купить в 12 тыс. магазинов, а готовые бургеры - в 3,5 тыс. точек продаж. В сентябре компания начала сотрудничество со службой доставки еды Chef'd, и теперь искусственные бургеры можно заказать прямо на дом.

А с января 2018 г. Beyond Meat начинает сотрудничество с новым крупнейшим партнером - TGI Fridays. Более 465 ресторанов этой сети включат в свое меню вегетарианские бургеры Beyond Burger. Это поможет Beyond Meat достичь своей цели: убедить "плотоядных", что котлеты из растительного сырья могут быть на вкус и вид такими же, как из говяжьего фарша.

Сырьем для Beyond Meat служат гороховый белок, дрожжевой экстракт, свекольный сок и кокосовое масло. В декабре стало известно, что компания в новом раунде инвестиций привлекла $55 млн вдобавок к $90 млн, привлеченным ранее. Главным инвестором стала венчурная фирма Cleveland Avenue, основанная бывшим руководителем McDonald's Доном Томпсоном. Также свою долю в компании увеличил один из крупнейших в США производителей мясных продуктов Tyson Foods. Благодаря новым инвестициям Beyond Meat намерена увеличить производство искусственного мяса втрое.

Помимо имитации говядины, компания приступила к разработке растительного бекона, который ничем бы не отличался по вкусу от настоящей свинины. "У меня есть домашний питомец - свинья, поэтому я лично заинтересован в успехе этого продукта", - пошутил руководитель Beyond Meat Итан Браун.

Еще более амбициозные планы у другой американской компании - Impossible Foods, чьи бургеры из искусственного мяса продаются в 323 ресторанах в разных штатах. Компания привлекла уже более $250 млн. Вначале, на этапе сбора инвестиций, она получила $182 млн от Билла Гейтса, венчурных фондов Google Ventures, Khosla Ventures и др. А этим летом добавились еще $75 млн от Билла Гейтса (к слову, он вложился также и в Beyond Meat), гонконгского миллиардера Ли Кашина и нескольких инвестиционных фондов.

Специалисты компании утверждают, что они подобрали состав (пшеница, кокосовое масло, картофель и некоторые другие ингредиенты), обеспечивающий искусственному мясу необходимую структуру, тягучесть и плотность, затвердевание при обжарке, а также цвет, вкус и даже запах натурального мяса. В сентябре Impossible Foods открыла новую фабрику в Окленде (Калифорния), способную производить более 450 т искусственного мяса ежемесячно.

"Мы не компания по производству бургеров, - заявила директор компании по связям с общественностью Рейчел Конрад. - Мы пищевая технологическая платформа. Наш первый продукт был опытным образцом. После него у нас будут и второй, и десятый". А руководитель Impossible Foods Патрик Браун заявил, что его "пищевая платформа" к 2035 г. будет производить искусственные заменители всех продуктов животного происхождения. "Прошу прощения у вегетарианцев, - добавил он, - но единственные потребители, о которых мы думаем, это мясоеды".

Настоящее мясо без убийства

Принципиально иной путь избрал американский стартап Memphis Meats, основанный в 2015 г. Он не стал думать о создании такого "вегетарианского мяса", которое бы прельстило даже "плотоядных" потребителей. Вместо этого он решил, наоборот, научиться производить совершенно настоящее мясо, но такое, которое устроило бы даже вегетарианцев, потому что его производство обходится без убийства животных.

В начале 2016 г. Memphis Meats представил первые в мире фрикадельки, выращенные в лабораторных условиях, а в марте 2017-го - созданное аналогичным способом куриное филе. В ноябре прошлого года перед Днем благодарения стартап запустил на Indiegogo краудфандинговую кампанию, благодаря которой собрал свыше $137 тыс. Впрочем, по словам представителей стартапа, целью акции было не столько собрать средства (к тому моменту Memphis Meats уже имел $3 млн венчурных инвестиций), сколько привлечь внимание к тому, что на День благодарения в США убивают 50 млн птиц. Основатели стартапа утверждают, что их технология спасет животных и в то же время обеспечит людей привычным мясом.

Вместо того чтобы отправлять животных на убой, Memphis Meats использует мышечные клетки для выращивания мяса в огромных емкостях - биореакторах. После выделения клеточной культуры она помещается в специальную среду, содержащую все необходимые питательные вещества. В биореакторе поддерживаются давление и температура, оптимальные для роста и деления клеток. В результате формируется мясная структура, которая, как утверждает стартап, по вкусу и текстуре ничем не отличается от традиционного мяса. Процесс выращивания занимает до трех недель.

Правда, пока что этот способ производства мяса обходится гораздо дороже, чем традиционный. Но Memphis Meats рассчитывает за несколько лет снизить себестоимость до конкурентоспособного уровня и в 2021 г. выпустить на рынок широкий ассортимент готовых мясных продуктов и полуфабрикатов.

Основатели Memphis Meats убеждены: через 20 лет их технология будет уже настолько дешевой и общедоступной, что большая часть мяса в продаже будет выращенной в биореакторах. К той же цели стремятся еще несколько американских компаний. В частности, обогнать Memphis Meats намерена Hampton Creek, которая оценивается в $1 млрд и выпускает продукты для веганов, в т. ч. майонез и тесто без молока и яиц. В июне компания сообщила, что разрабатывает технологию производства мяса в лабораторных условиях, и пообещала вывести продукт на рынок уже в 2018 г.

Все мы давно привыкли к значкам на упаковке продуктов "Без ГМО", "Органический продукт" и т. п. Вполне возможно, что в будущем на этикетках мясных продуктов мы сможем наблюдать и такую надпись: "Мясо натуральное, при его изготовлении ни одно животное не пострадало".

30% мяса можно напечатать

Дополнительным источником дохода для фермерских хозяйств и ресторанов быстрого питания могут стать пищевые 3D-принтеры, считает некоммерческая исследовательская организация Meat&Livestock Australia (MLA). Демонстрация возможностей нидерландского трехмерного принтера byFlow для мяса прошла в австралийском Университете Монаша. Шеф-повар MLA напечатал из кусков говядины второго сорта элегантные завитки и медальоны.

"Мы не утверждаем, что эта технология заменит все сосиски и стейки, но напечатанное на 3D-принтере мясо точно станет доступным и в некоторых случаях более предпочитаемым", - уверен менеджер MLA Майкл Ли. По его словам, использование трехмерной пищевой печати предоставляет новые возможности для бизнеса. Сейчас треть туши каждого животного расходуется почти впустую: фарш по бросовой цене покупают крупные сети вроде McDonald's. Технология 3D-печати позволит фермерам превращать второсортное мясо в продукт высшего качества и зарабатывать на нем в несколько раз больше.

Впрочем, это не означает, что заведения быстрого питания останутся без мясного сырья. Они смогут воспользоваться 3D-принтерами для печати искусственного мяса или же мяса, выращенного в биореакторах. Менеджер по развитию byFlow Фритц Хофф прогнозирует, что спрос на биосинтезированную пищу будет возрастать вместе с технологическим прогрессом. "Степень признания изменится, когда цена синтезированной пищи снизится, а вкус - улучшится, - говорит Хофф. - Два года назад стоимость производства синтезированных гамбургеров составляла $250 тыс. за штуку, а теперь - $10. И кто знает, не перейдет ли McDonald's на 3D-печать пищи из синтезированного мясного белка, когда тот станет достаточно дешевым?"