تقييم واقعي للتكنولوجيا الحيوية

تجاوزت الساعة الآن السابعة صباحًا بقليل في مركز التكنولوجيا التطبيقية التابع لـ GEA الخاص بالأغذية الجديدة، والتكنولوجيا الحيوية. تم مسح الإنذارات، ويعمل النظام بمفاعله الحيوي سعة 500 لتر بسلاسة لأول مرة. أمضى الفريق الليل في ضبط عناصر التحكم بدقة. وتعرض الشاشة الآن قيمة لم يتوقعها أحد.

يولِّد الكائن الحي الموجود في المفاعل حرارة تزيد بنحو ثلاثة أضعاف عن تلك التي المولَّدة في التجارب المعملية. نظام التبريد بالكاد يستطيع مواكبة الوضع. تحافظ مهندسة الاختبار في GEA، صوفيا ميلوسيفيتش، على هدوئها في المحطة، وتفحص المستشعرات، وتضبط معايير التحكم.

ثم تلخص الغرض من هذا الاختبار: "من الجيد أننا اكتشفنا هذا هنا - وليس في مصنع."

لماذا تحتاج أوروبا إلى اختبار عملي

مركز التكنولوجيا التطبيقية (ATC) الجديد التابع لـ GEA في سارستيدت، جنوب هانوفر، ليس صالة عرض، ولا بديلاً عن المعمل. إنه مكان للاختبار، وجمع البيانات، واتخاذ القرارات المبكرة. وهنا يتضح ما إذا كان المفهوم البيولوجي يمكن أن يصبح عملية صناعية قوية. هذه الخطوة أكبر مما قد تبدو عليه. 

فعلى سبيل المثال، يأتي جزء كبير من العناصر الغذائية المستخدمة في تربية الحيوانات الأوروبية، بما في ذلك بعض الأحماض الأمينية، والفيتامينات، حاليًا من الصين. ليس لأن أوروبا لا تستطيع إنتاجها بنفسها من حيث المبدأ، ولكن لأن هناك فجوة بين الاكتشاف في المعمل والإنتاج في المصنع. وحتى الآن، لم ينجح سوى عدد قليل جدًا في عبورها.

ما يبدو في البداية مجرد مسألة فنية بسيطة قد تكون له عواقب اقتصادية مباشرة. وإذا تعثرت سلسلة التوريد بسبب التوترات السياسية، أو الحواجز التجارية، أو ارتفاع تكاليف النقل، سوف تتأثر إمدادات الأغذية في أوروبا.

لطالما كانت العلوم الكامنة وراء البدائل متاحة: في المعامل، والدراسات، وبرامج التمويل. من أجل الحصول على موافقة لاعتماد مادة جديدة في أوروبا، تزداد حاجة الشركات إلى وصف الجزيء ذاته ، بالإضافة إلى العملية (الخاضعة للاختبارات المعملية) الكامنة وراءه أيضًا: بما يشمل الكائن الحي، وخطوات المعالجة الفردية، ومفهوم النظافة الصحية، ونقاط التحكم، وقابلية إعادة الإنتاج. وبالنسبة لتلك الخطوات النهائية، فإن مركز الاختبار هو بالضبط ما يتطلبه الأمر لترجمة البحث إلى عملية تعمل بشكل موثوق، وقابل للتكرار، واقتصادي.

تقول فريدريك راينرز، نائبة رئيس قسم الأغذية الجديدة والتكنولوجيا الحيوية في GEA: "تمول أوروبا العلوم، وتقف مكتوفة الأيدي، بينما يحدث التوسع في مكان آخر، لقد بدأ هذا يتغير. لكنها تحتاج إلى بنية تحتية، وليس مجرد إعلانات نوايا." 

أربع مراحل للإنتاج

يبدأ المسار المكون من أربعة أجزاء من المعمل إلى المصنع بأسئلة في المعمل: هل تنجح التكنولوجيا الحيوية؟ هل ينتج الكائن الحي المركب المستهدف؟ هل ينمو خط الخلية؟ هل الفكرة الأساسية صحيحة؟ 

في الخطوة الثانية، يتولى مركز اختبارات، مثل مركز التكنولوجيا التطبيقية (ATC) التابع لـ GEA، التحقق مما إذا كانت هذه العملية قابلة للتطبيق على نطاق صناعي. يجب أن يكون المنتج قابلًا للاسترداد بجودة ثابتة مع مسار نهائي قوي.

بعد ذلك، يمكن إنتاج الدفعات الأولية في منشأة تجريبية في ظل ظروف تتوافق مع إنتاج الأغذية اللاحق. ويتيح هذا تطور المنتجات، واختبارها في السوق. ففي المنشأة الصناعية وحدها يتضح في نهاية المطاف ما إذا كانت العملية برمتها قابلة للتطبيق على نطاق واسع.

لكل مرحلة منطقها الخاص. يتطلب كل منها معدات، وبيانات، وقرارات مختلفة. كل مرحلة تجعل المرحلة التالية ممكنةً.

يعمل مارسيل أوجينك على إنشاء مصنع التخمير بالتكنولوجيا الحيوية (BFF) في مدينة إيدي بهولندا، بدعم من GEA. يتيح مرفق العرض المفتوح للشركات فرصة مواصلة الاختبار في ظل ظروف صالحة للاستخدام الغذائي بعد مرحلة مركز التكنولوجيا التطبيقية (ATC). وبالنسبة له، فإن الطريق من المعمل إلى المصنع ليس قفزة واحدة كبيرة، بل هو سلسلة من القرارات، كل منها يحتاج إلى دليل خاص به. 

وحتى اليوم، نادرًا ما شوهدت هذه السلسلة في هذا القطاع.

ما يكشفه الاختبار العملي

لنعد إلى موضوع جهاز التخمير، والحمل الحراري غير المتوقع. الحرارة الزائدة الناتجة عن التجارب ليست مجرد خلل، بل هي معلومات بالغة الأهمية. وبالنسبة للشركة التي تتعامل مع هذا الكائن الحي، تم اكتشاف متطلب ثابت مؤخرًا. على المستوى الصناعي، تعيّن تصميم نظام التبريد بشكل مختلف من البداية.

وتطلب هذا الإدراك جهدًا إضافيًا، وتسبب في بعض المشاكل. لكن في مصنع مكتمل، كان ذلك سيكلف ملايين الدولارات، أو سيؤدي إلى توقف المشروع بأكمله.

تحدث مثل هذه اللحظات بشكل متكرر في مركز التكنولوجيا التطبيقية (ATC)، بأشكال مختلفة. في حالة أخرى، كشف اختبار أوَّلي صغير عن مقدار كبير من تكوّن الرغاوي. على نطاق أوسع، كان من شبه المستحيل السيطرة على هذا الأمر. ولكن الآن، يمكن تصميم نظام التحكم بدقة أكبر من المخطط لها، ويمكن تعديل إضافة المغذيات.

واجه عميل آخر سؤالًا عمليًا للغاية: كيف يمكن استخلاص البروتين من خلية الخميرة؟ للقيام بهذا، كان لا بد من فتح جدران الخلية أولاً. في مركز التكنولوجيا التطبيقية (ATC)، قام المهندسون بدراسة عمليات المعالجة المسبقة المختلفة، وظروف التشغيل لاستخدام المجانس عالي الضغط. حيث كان الهدف هو إطلاق أكبر قدر ممكن من البروتين، مع إبقاء استهلاك الطاقة تحت السيطرة.

وأسفرت الخطوات اللاحقة للتركيز والتنقية عن رؤى مهمة. فمن خلال مقارنة الفصل والترشيح، يمكن للفريق اختيار تكنولوجيا الفصل المناسبة لعملية المعالجة. وفي إحدى الخطوات التي تم اختبارها، حصل الفريق على إنتاجية بروتين تزيد عن 90 بالمائة.

كلاوس ستوجينتين، وهو عضو في المجلس التنفيذي لـ GEA، والمسؤول عن قسم هندسة المنشآت الغذائية، يدرك جيدًا الفجوة بين نتائج المعمل وظروف المنشآت في العالم الحقيقي. ويقول: "لا تُعد التكنولوجيا الأكثر إثارة ذات قيمة إلا إذا كان كل ما يحيط بها يعمل بشكل صحيح، ولن تعرف 'كل ما يحيط بها' في المعمل."

الرفض المبكر يحمي من الموافقة الخاطئة.

ليس كل اختبار يؤدي إلى مسار ناجح. قد يبدو ذلك بمثابة انتكاسة. لكن الوضوح ثمين عندما تكون التغييرات لا تزال ممكنة التكلفة.

في التجارب مع أحد العملاء، اتضح أن الكائن الحي ببساطة لم يكن منتجًا بما فيه الكفاية. كان العائد أقل بكثير مما سيكون مجديًا من الناحية الاقتصادية. لم يكن من الممكن إصلاح ذلك بتحسين المنشأة، أو تعديل عملية المعالجة. راجعت الشركة دراسة الجدوى الاقتصادية الخاصة بها، وعادت إلى تطوير السلالة.

تقول راينرز: "أحيانًا تكون أفضل نتيجة للاختبار هي 'لا'، فكلمة 'لا' التي تأتي في وقت مبكر بما فيه الكفاية تحمي من كلمة 'نعم' الخاطئة."

وهنا يكمن المنطق الصناعي الرصين لمركز التكنولوجيا التطبيقية (ATC): الشركات التي تختبر مبكرًا يمكنها تغيير مسارها مبكرًا. أما التي تختبر متأخرًا جدًا، أو لا تختبر إطلاقًا، فقد تجد نفسها قد استثمرت في افتراض لا يصمد أمام ظروف الواقع.

هذه المعرفة لا تُكتسب من خلف المكتب. وإنما تنشأ من خلال الخبرة العملية في ظل ظروف تقترب من الواقع الصناعي.

ما يسمى بالبيئات التجريبية التنظيمية، والتي تتم مناقشتها على نطاق أوسع في أوروبا، تتبع نفس المنطق: تبني الشركات والجهات الرسمية معًا فهمًا مشتركًا قبل تقديم طلب الموافقة الفعلي. لا يُعدّ مركز التكنولوجيا التطبيقية (ATC) أداة تنظيمية في حد ذاتها. لكنه يوفر بالضبط نوع البيانات التي تجعل التعلم الموجه أكثر جدوى، وقوة.

من الاختبار إلى المصنع

تُظهر Solar Foods ما هو ممكن على نطاق واسع. تنتج الشركة الفنلندية "سولين®"، وهو بروتين ميكروبي يُصنع من ثاني أكسيد الكربون، والهيدروجين، والمعادن. وتستخدم في إنتاجه طاقة متجددة، دون الاعتماد على الأراضي الزراعية، أو الطقس، أو المواسم.

قامت GEA ببناء أول منشأة تجارية لشركة Solar Foods كمشروع تسليم مفتاح، وتخطط حاليًا لبناء "المصنع 02" (Factory 02) - أول منشأة صناعية واسعة النطاق لإنتاج البروتين – والذي سيُشيَّد في مدينة لابينرانتا بفنلندا.

تثبت شركة Solar Foods أن سلسلة التوريد يمكن أن تنجح، إذا تم اتخاذ كل خطوة بعناية.

وتتحول المعرفة بعملية المعالجة إلى الجاهزية للإنتاج

انقضى الصباح في سارستيدت منذ زمن. قامت ميلوسيفيتش بضبط أنظمة التحكم، ومراجعة استراتيجية التغذية؛ والمنشأة تعمل الآن بثبات. أصبح توليد الحرارة غير المتوقع بمثابة دليل ملموس للتوسع التالي.

توفر النتائج الآن أساسًا متينًا لاتخاذ القرارات. فهي تؤكد جدوى المشروع، أو تثبته، وتوضح إمكانية الإنتاج، وتمنح المستثمرين الثقة. الشركة التي طورت هذا النظام تعرف الآن ما تحتاجه للمنشأة التالية. إنها تعرف الفرص والقيود. 

تقول ميلوسيفيتش: "هذا هو المنتج الحقيقي لمركز التكنولوجيا التطبيقية (ATC) لدينا. نتعامل مع الدفعات، والبروتوكولات، ولكن في نهاية المطاف، يتعلق الأمر بالفهم الذي يجعل الخطوة التالية ممكنة."

تتمتع أوروبا بمستوى علمي قوي. تتمتع ألمانيا بهندسة قوية. ما تحتاجه الصناعة هو أماكن يلتقي فيها الجانبان في ظل ظروف قريبة بما يكفي من الواقع الصناعي لتكون ذات معنى. 

أصبح موقع سارستيدت الآن واحدًا من تلك الأماكن.