肥料は世界の食料供給にとって極めて重要だが、その生産には多くのエネルギーが必要で、排出も生じる。研究では、植物の根の周囲に有益な微生物を定着させることで、植物の成長に必要な窒素を供給できる可能性が示されている。この方法により、生産だけで世界の温室効果ガス排出量の約2%を占める化学肥料の需要と、農家のコストを削減できる可能性がある。イラン戦争により、ここ数カ月はエネルギー価格と肥料価格も上昇した。
人々は何千年もの間、肥料を生物肥料として利用してきた。一方、企業は遺伝子工学に基づくものを含め、微生物肥料を開発している。しかし、微生物が植物に安定して窒素を供給しながら、自らの生命を維持するのは難しい。空気中の窒素の割合は約80%だが、植物はこれを直接利用できないため、微生物が窒素をアンモニアなどの化合物に変換する。合成肥料では、この工程が天然ガスを利用するHaber-Boschによって産業的に行われている。
Switch Bioworksは、微生物がまず根の周囲で増殖し、その後に窒素を生産するようにする遺伝子スイッチに取り組んでいる。同社の主要なアプローチでは、土壌中の窒素が一定の水準を下回ると、微生物がアンモニアの生産を開始する。
Switchの製品は現在、米国の6州で試験されている。同社は当初、米国で2026年に90 millionエーカー以上の面積に作付けされるトウモロコシに焦点を当てており、商業製品の実現までには2～3年かかる見通しだ。現場での効果がどの程度あるのかは、まだ分かっていない。
なぜ重要か
このアプローチは、植物の窒素需要を満たすうえで、エネルギー集約型の産業プロセスや外部から投入される化学資材への依存に疑問を投げかけている。そのため、この進展は、肥料コストの上昇に直面する農家にとっても、農業生産による排出量の削減を目指す環境政策にとっても注目されている。しかし、微生物肥料が実験室や管理された条件を超えて、どの程度安定して機能するのかはまだ明らかになっていない。特に、異なる土壌や気候条件の下で、微生物が根の周囲で生存し続けることと窒素の生産とのバランスを維持できるかどうかは、依然として未解決の問題だ。6州で行われている試験は、この不確実性を、技術が商業利用に近づく前に解消できるかどうかを明らかにすることを目的としている。