Forskere skal hele tiden overveje, om ny teknologi og bæredygtige løsninger egentligt er bæredygtige, og om de er mere bæredygtige end den teknologi, som de måske skal erstatte. Det gælder også inden for bioteknologien. Nu har forskere udviklet en matematisk model, der i den tidlige udviklingsfase kan afklare, hvor bæredygtig ny bioteknologi egentlig er.
Bioteknologi kommer til at spille en enorm rolle i overgangen til en mere bæredygtig verden.
Det kan dreje sig om for eksempel enzymer til at omdanne rester fra landbruget til erstatningsprodukter for fossilbaserede materialer eller i det hele taget bioteknologisk fremstillede produkter til at erstatte nuværende produkter med de største negative aftryk i forhold til den bæredygtige agenda.
Ved udvikling af nye bioteknologiske løsninger er det dog nødvendigt at vide, om de nye løsninger rent faktisk er mere bæredygtige end dem, som de skal erstatte.
Det nytter som eksempel ikke noget at erstatte en fossilbaseret product med et biologisk produkt, der koster en hektar jord at lave én liter af.
Netop når det kommer til vurderingen af, hvor bæredygtige nye bioteknologiske produkter er, har forskere udviklet en spritny algoritme, som kan automatisere hele den proces og gøre det i en rasende fart.
”En del af vores arbejde går ud på at lave livscyklusvurderinger og identificere den effekt, som ny innovation eller bioteknologi, der bliver udviklet her på instituttet, vil have på verden. Forskere har brug for at kende til, hvor bæredygtige deres produkter er eller ikke er, men det kræver meget tid at lave disse livscyklusvurderinger. Det har vi nu automatiseret, så vi kan lave vurderingerne meget tidligt i udviklingen, mens der stadig er tid til at ændre på et produkt,” forklarer en af forskerne bag udviklingen af den nye model, ph.d. Samir Meramo fra Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability ved Danmarks Tekniske Universitet.
Den matematiske model til at lave livscyklusvurderinger er offentliggjort i Bioresource Technology.
Bæredygtige løsninger er sjældent gratis
Der er altid et tradeoff i beslutninger ved at erstatte gamle teknologier med nye.
Inden for bioteknologi kan det som eksempel være, at man vil erstatte en produkt som kræver fossilressourcer med noget, der bliver lavet af gærceller i store tanke.
Det er klart, at man ved at erstatte en fossil kilde med noget, som gærceller kan lave, har et mindre CO2-aftryk på klimaet. Men dette er ikke altid nemt, fordi biologiske processer ofte bruge glukose som foder, hvilket kunne kræve mere landbrugsareal.
Om dette tradeoff overhovedet er bæredygtigt er nødvendigt at vide, inden udviklingen af teknologien kommer for langt.
”Alle produkter og services fra både industrien og akademia skal livscyklusvurderes i henhold til anbefalinger fra Europa-Kommissionen og andre og retningslinjer. I takt med at der bliver udviklet flere og flere produkter, stiger denne opgave dog, og det tager lang tid at skulle lave de omfattende analyser. De analyser laver mine kollegaer og jeg hver dag, men vi bliver overvældet af omfangets størrelse, og vi har brug for at kunne gøre det hurtigere,” forklarer Samir Meramo.
Afslører hurtigt om et produkt er bæredygtigt
For at kunne lave livscyklusvurderinger hurtigere har Samir Meramo med sine kollegaer udviklet en model, der automatiserer hele processen.
Modellen kræver en masse inputparametre fra laboratoriet, men så kan den også meget hurtigt spytte en masse tal ud for, hvor bæredygtigt et produkt under udvikling egentlig er.
Inputdata kan blandt andet være koncentrationen af produktet, og hvad det bruger til at vokse med, for eksempel glukose. Det kan også være, hvor meget vand det kræver pr. enhed at lave produktet. Nogle bioteknologiske processer kræver rigtig meget vand at lave, og det påvirker selvfølgelig, hvor bæredygtigt produktet ender med at blive.
Outputtet fra modellen kommer i form af en masse tal for bæredygtighed.
Det kan som eksempler være, hvor stort CO2-aftrykket er, altså hvor meget CO2 det koster at lave en given enhed af produktet.
Outputtet kan også være, hvor stort et markareal det kræver at dyrke det, som skal lave det bioteknologiske produkt.
”Lad os sige, at man gerne vil erstatte kød fra kvæg med noget, der bliver dyrket i laboratoriet. Med vores model kan man beregne, hvad det vil koste i forhold til bæredygtighed at erstatte kød med proteiner lavet i laboratoriet, og så kan man se, om det er en mere bæredygtig løsning eller ej. Pointen er også, at vi kan gå ind meget tidligt i processen og lave livscyklusvurderingen, så man ikke kommer så langt i udviklingen, at man ikke længere kan ændre på tingene,” siger Samir Meramo.
Model skal udvikles yderligere
I forskningsarbejdet omkring udviklingen af den matematiske model til at lave livscyklusvurderinger har forskerne afprøvet den på to forskellige produkter for at vise, at den rent faktisk kommer med noget, som kan være relevant for både akademia og industrien.
Forskerne benyttede modellen på de to stoffer ravsyre og polymælkesyre.
Her kunne de vise, at produktionen af ravsyre koster 5,46 kg CO2-ækvivalenter og 1,26 m2 landjordsækvivalenter at producere pr. kilo.
Polymælkesyre koster 3,82 kg CO2-ækvivalenter og 0,74 m2 landjordsækvivalenter at producere pr. kilo.
Disse tal kunne forskerne så i teorien sammenligne med tal for de teknologier eller ressourcer, som produkterne kunne erstatte.
”Med modellen kan vi lave fem eller 10 livscyklusvurderinger på den samme tid, som vi førhen brugte på at lave én. Ud over at kunne lave livscyklusvurdering for det enkelte produkt og sige, om produkt A er mere bæredygtigt end produkt B, kan modellen også beregne, om produkt A og B er bæredygtige nok i forhold til de planetære grænser (Absolute Environmental Sustainability Assessment, red.), som definerer den absolutte grænseværdi, under hvilken Jordens befolkning kan trives uden at gøre uoprettelig skade på kloden,” fortæller Samir Meramo.
Han uddyber, at forskerne har gjort modellen tilgængelig for alle, som derved ikke bare kan benytte den, men også forbedre den eller tilpasse den til individuelle behov.
Forskerne fra Danmarks Tekniske Universitet arbejder selv videre på at forbedre modellen, så den i fremtiden kommer til at inkludere endnu flere relevante parametre for bæredygtighed.
”Målet er at udvikle en stor værktøjskasse til beregninger af bæredygtighed. Det gælder ikke bare i forhold til klimaforandringer, brug af jord og vand, men også i forhold til økonomisk og social bæredygtighed. Vi arbejder på at udvikle værktøjer, som også vil vise, om et produkt er bæredygtigt i disse henseender,” siger Samir Meramo.
