Хотя удобрения имеют критическое значение для мирового снабжения продовольствием, их производство требует большого количества энергии и приводит к выбросам. Исследования показывают, что размещение полезных микробов вокруг корней растений может обеспечить растение необходимым для роста азотом. Этот метод может снизить потребность в химических удобрениях, производство которых отвечает примерно за 2% глобальных выбросов парниковых газов, а также сократить расходы фермеров. Война с Ираном в последние месяцы привела к росту цен на энергоносители и удобрения.
Люди используют навоз в качестве биологического удобрения на протяжении тысяч лет, а компании разрабатывают микробные удобрения, в том числе основанные на генной инженерии. Однако микробам трудно надёжно обеспечивать растения азотом и одновременно поддерживать собственную жизнедеятельность. Хотя содержание азота в воздухе составляет примерно 80%, растения не могут использовать его напрямую; микробы преобразуют азот в такие соединения, как аммиак. В случае синтетических удобрений этот процесс осуществляется в промышленности с помощью процесса Haber-Bosch, в котором используется природный газ.
Switch Bioworks работает над генетическим переключателем, который позволит микробам сначала размножаться вокруг корней, а затем вырабатывать азот. Согласно основному подходу компании, микробы начнут производить аммиак, когда уровень азота в почве опустится ниже определённого значения.
В настоящее время продукт Switch испытывается в шести штатах США. На начальном этапе компания сосредоточилась на кукурузе, выращиваемой в США в 2026 году более чем на 90 миллионов акров, и до коммерческого продукта остаётся два-три года. Насколько эффективным окажется продукт в полевых условиях, пока неизвестно.
Почему это важно
Этот подход ставит под сомнение зависимость обеспечения потребностей растений в азоте от энергоёмких промышленных процессов и вносимых извне химических компонентов. Поэтому за этим развитием следят как фермеры, сталкивающиеся с ростом стоимости удобрений, так и экологические политики, стремящиеся сократить выбросы в сельскохозяйственном производстве. Однако пока неясно, насколько стабильно микробное удобрение будет работать за пределами лабораторных или контролируемых условий. В частности, остаётся открытым вопрос, удастся ли сохранять баланс между выживанием микробов в прикорневой зоне и производством азота в различных почвенных и климатических условиях. Испытания в шести штатах призваны показать, удастся ли устранить эту неопределённость до приближения технологии к коммерческому применению.