【科技.未來】新蛋白質來源助恢復生態 還能解決全球食物危機?

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現時,Solar Foods推出的生物反應器只有正常咖啡杯大小,每兩周僅能生產出一克蛋白質。VTT芬蘭科技研究中心首席科學家Juha-Pekka Pitkanen表示,Solar Foods下一階段的研究重心將是優化系統。「我們目前重點開發反應器技術,提高效率和控制的過程。」Pitkanen在去年一個新聞發布會上說。

【科技.未來】用電和二氧化碳合成蛋白質 未來食物新希望?

Solar Foods對自己未來的生產能力毫不懷疑,研究人員估計,利用Solar Foods的這種方式,用不上一個俄亥俄州的大小(116,096平方公里),便能生產出全球目前所需的蛋白質。「只要有可再生能源,例如太陽能,任何地方都能生產這種蛋白質,不像傳統農業那樣對溫度、濕度和土壤等條件有諸多要求。」有份參與研究的拉彭蘭塔理工大學教授Jero Ahola興奮地向外界介紹。

最平蛋白質 研火星上生產

憑着低門檻的生產原料及環境,Solar Foods於今年10月入選了歐洲太空總署(European Space Agency)的商業孵化計劃,嘗試開發出適宜於火星生產食物的設備和方案。歐洲太空總署商業孵化中心芬蘭分部經理Kimmo Isbjörnssund解釋:「在火星的大氣層中,有95.32%是二氧化碳,而且光照充足,這與Solar Foods這項科技所需的條件頗為匹配。」

歐洲太空總署商業孵化中心芬蘭分部經理Kimmo Isbjörnssund解釋:「在火星的大氣層中,有95.32%是二氧化碳,而且光照充足,這與Solar Foods這項科技所需的條件頗為匹配。」(資料圖片/視覺中國)

「Solar Foods的初衷是設計出一種更環保的蛋白質生產方式,只要有太陽能,無論是沙漠抑或太空,它都能夠用低成本、高效率的方式生產食物。」Solar Foods行政總裁Pasi Vainikka回覆本報記者查詢時指,「以目前世界上最便宜的電費計算(即每兆瓦時15歐元),我們每生產一噸的蛋白質只需1,500歐元,這個價格堪比南美大豆,也就是目前最便宜的蛋白質來源。」

Solar Foods行政總裁Pasi Vainikka同時亦是「新碳能源戰略計劃」(Neo-Carbon Energy strategic initiative)的負責人,該計劃是迄今芬蘭最大的一項新能源研究項目。(資料圖片/Solar Foods)

知名環保人士、英國《衛報》專欄作家George Monbiot便十分看好Solar Foods的這種生產方式,他對步步逼近的生態災難和食物危機表示擔心,認為這種不依賴動植物來合成蛋白質的方式為人類飲食的轉變帶來了另一種可能。

在食物鏈中,植物扮演着生產者的角色,它們透過光合作用利用無機物生產有機物並貯存能量。可以說,光合作用就是食物鏈中物質循環和能量流動的基礎,人類直接或間接汲取的營養皆來源於此。然而,光合作用的能量轉換率僅為6%,Monbiot在他的專欄中寫道:「利用電來合成蛋白質的效率是光合作用的十倍,與其將我們的營養來源建基於後者,這難道不是一種更好的選擇嗎?類似的技術是否也可用於纖維素和木質素的生產,從而取代商業採伐林木呢?」

在食物鏈中,植物扮演着生產者的角色,它們透過光合作用利用無機物生產有機物並貯存能量。(資料圖片/視覺中國)

在Monbiot看來,與種植物相比,飼養牲畜為食的做法的效率更低,因為這樣做等於在食物鏈上平添了一個環節,而這個額外環節意味着大量原有食物能量的損失。

然而,當前的食物生產系統恰恰是朝着低效的道路愈走愈遠。2012年,聯合國糧食及農業組織的《世界糧食展望報告》指出,隨着發展中地區的人均肉食量上升,至2050年,全球將有超過一半的穀物用作飼料,而大豆產量還要再增加 80% 。事實上,這問題同樣出現於芬蘭,Pasi Vainikka接受當地媒體採訪時就提到:「農業現在佔全國土地面積的40%,而當中有80%的農作物被用來飼養牲畜。」

改變飲食方式 減溫室氣體

有大量證據證明,毫無節制的人類活動會導致地球生態系統全面崩塌,其中,因生產糧食而造成的生態破壞更是無遠弗屆。今年6月,環境科學家、牛津大學教授Joseph Poore與同事Thomas Nemecek在《科學》(Science)期刊上發表名為《通過生產者和消費者降低食物對環境影響》(Reducing food’s environmental impacts through producers and consumers)的論文,當中有不少關於食物生產的駭人數據:牲畜養殖佔據了全世界83%的農地,但其提供的卡路里及蛋白質分別只佔全球糧食的18%和37%。

隨着世界人口的增長和新城市及其基礎設施的建設,留給糧食生產的土地數量將愈來愈少。與此同時,數十億新增人口的食物需求增加了森林砍伐和土地退化的壓力,進而加劇氣候變化。Poore在另一篇發表於《衛報》的文章中指出,若全球改為採用以植物性食物為基礎的飲食方式,意味我們將節省出31億公頃的農地(相當於一整個非洲大陸的面積),從而使大片土地重新野化(rewilded)。

數十億新增人口的食物需求增加了森林砍伐和土地退化的壓力,進而加劇氣候變化。(資料圖片/視覺中國)

果真如此,Poore推斷溫室氣體每年將減少70億噸,而當成片的森林舊地重生,大氣中還有60億噸的二氧化碳將會於二十年內被這些綠色植物吸收(carbon sink)。所有的這些意味着溫室氣體排放量會減少25%。除此之外,以植物性食物為基礎的飲食方式還能帶來食物生產方式的轉變,從而解決近半的水體富營養化和四分之一的水資源短缺問題,並顯著減少抗生素和農藥的使用。

Poore和Nemecek雖然承認素食與否是一種個人選擇,他人無從置喙,但他們在論文摘要中寫道:「值得注意的是,即便是對環境產生最小影響的動物性食品,其造成的破壞仍然遠超植物性替代品,上述證據無疑說明了飲食結構改變的重要性。」

Solar Foods的行政總裁Pasi表示,Solar Foods的初衷是設計出一種更環保的蛋白質生產方式。(圖為Solar Foods的投資者簡報)

鑑於眼前的事實,人類已經不得不將現有食物生產系統所產生的外部成本(externality)考慮在內。在這一點上,不依賴於動植物的工業化單細胞蛋白生產的優勢更為明顯。Solar Foods的投資者簡報顯示,以生產同樣蛋白質計算,他們的土地使用效率是大豆的10倍(或以上)、豬肉的45倍、牛肉的180倍。

至於水資源的消耗,每生產一公斤的蛋白質,大豆、豬肉和牛肉分別要用去2,500公升、6,000公升和15,500公升的水, Solar Foods則僅需10公升。

從這個角度來說,單細胞蛋白的生產方式確實沒有農業及畜牧業附帶的污染土壤、剝削地力、浩劫生態等問題。然而,在擁抱這項新的蛋白質來源的同時,全球性的飢餓和營養不良問題依然不容樂觀。

根據聯合國世界糧食計劃署的資料,全球的糧食足以應付世界上67億人口所需。是事實是,幾乎每七個人中就有一個受到飢餓的威脅,每三個孩子就有一個體重不足。(資料圖片/視覺中國)

僅科技創新 難解糧食危機

聯合國糧食及農業組織預測,至2050年,全球人口將由現時的76億增至98億,屆時糧食需求將較2009年多70%;與此同時,人們對蛋白質的需求亦愈來愈多,特別是對於肉類和魚類的需求。

面對這種處境,糧農組織自2003年便展開了關於可食用昆蟲的研究,並明確建議食用這種已有千年歷史的「美食」,以滿足人類對蛋白質日益增長的需求。除此之外,不少初創公司透過動物細胞培植牛肉和家禽等人造肉,微軟創始人蓋茨(Bill Gates)亦是投資者之一。

不少初創公司透過動物細胞培植牛肉和家禽等人造肉,蓋茨(Bill Gates)亦是投資者之一。(資料圖片/視覺中國)

這些「新糧食」的發明都為未來餐桌上的食物描繪出一個可能的圖景。然而,單靠科技的創新和發明,就能夠解決全球性的飢餓和營養不足的問題嗎?答案顯然是否定的。根據聯合國糧農組織統計,從1969年至2008年的四十年間,無論是作為主糧的稻米及小麥,抑或被視為副食品的肉類,產量增幅均遠超世界人口的增幅,然而,糧食短缺和營養不良問題卻不見改善。

再看看美國——這個世界上農業水平最高的國家,那裏有人捱餓嗎?不僅有,而且相當多。美國食品研究和行動中心(Food Research and Action Center)2016年發表的報告指出,約六分之一美國家庭沒有足夠金錢購買所需食物。

不少人覺得人口增長是食物短缺的原因,David Rieff在書中試圖拆解這種迷思。(資料圖片/Verso)

事實上,這正是新興食物科技的盲點——誠如《The Reproach of Hunger》的作者David Rieff所指,那些尋求用科技來消滅貧窮和飢餓的人,背後總是將全球性的糧食危機預設為供應的問題。然而,「這更多的是一個分配的問題。預防長期飢餓和饑荒的關鍵不在於科技和技術,而在於獲取食物的渠道。只有通過良善和高效的治理,才能確保糧食安全。」

上文節錄自第142期《香港01》周報(2018年12月17日)《水電空氣作材料 顛覆食物生產》。

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