Трудности Бразилии в преобразовании лекарственных растений в фармацевтическую продукцию, несмотря на биоразнообразие

Марио Тиаго Мураками, директор Национальной лаборатории биовозобновляемых ресурсов (LNBR) Национального центра исследований энергии и материалов (CNPEM), получил премию на церемонии 2026 года премии FCW, присужденной Фондом Конрадо Весселя. Эта премия, которая отмечает инновационные таланты и лидерство в науке и культуре, в этом году была посвящена энергетическому переходу — теме, освещенной в его эксклюзивной статье для The Conversation Brasil.

Переход к экономике с низким уровнем выбросов углерода будет ограничиваться не только такими источниками, как солнечные панели, турбины и электромобили. Не менее важная трансформация включает замену продуктов, получаемых из нефти, материалами, топливом и сырьем, производимыми на основе микроорганизмов и растений.

Биоэкономика представляет собой это обещание, и Бразилия является одной из немногих стран, обладающих природными, промышленными и научными условиями, необходимыми для ее лидерства. Эта способность не является просто спекуляцией, а подкреплена пятью четко определенными сравнительными преимуществами: биоразнообразием, доступностью биомассы, деградированными землями, пригодными для восстановления, низкоуглеродной электроэнергией и обширным опытом в области биоэнергетики.

Первое преимущество заключается в бразильском биоразнообразии, которое обладает одним из крупнейших биологических резервов на планете. Однако это экологическое богатство также служит огромным хранилищем молекулярных решений, разработанных эволюцией. Микроорганизмы, флора и фауна, наряду с их микробиомами, производят ферменты, метаболические пути и молекулы, которые могут служить источником вдохновения для новых технологий. Задача состоит в том, чтобы преобразовать этот природный фонд в применимые знания, а затем в инновации.

Исследования, проведенные в лаборатории, продемонстрировали этот потенциал, например, работа, опубликованная в журнале Nature, которая подробно описала новый класс ферментов, происходящих из бразильского микробного биоразнообразия. Эти ферменты эффективны в ускорении расщепления целлюлозы — важнейшего шага для превращения растительной биомассы в сахара, биохимикаты и биотопливо. Это открытие не только изменило понимание микробного метаболизма целлюлозы, но и повысило высвобождение глюкозы из агропромышленных отходов на 21% при комбинировании с промышленными коктейлями.

Этот пример иллюстрирует ценную связь между фундаментальной наукой и промышленным применением через национальную биотехнологическую платформу OpEn. Эта платформа оптимизирует эффективность биорефайнерий и снижает технологическую зависимость страны, будучи произведенной из побочных продуктов сахарно-энергетической промышленности и адаптируемой. Она способна сократить выбросы до 50% по сравнению с импортными технологиями, сигнализируя о местной биоиндустрии, способной преобразовывать сельскохозяйственные отходы в ингредиенты для кормов животных, биотоплива и биохимикатов — рынок с миллиардным потенциалом, стимулируемый замещением ископаемого сырья.

Другие открытия пришли из биоразнообразия. Исследование группы о микробиоме капибары выявило новые ферменты, способные расщеплять растительные полисахариды — процесс, фундаментальный для получения сахаров и биотоплива. Идентификация новых ферментативных семейств и связующих модулей, контролирующих и ускоряющих распад биомассы, укрепляет статус бразильской фауны как стратегического резервуара решений для биоэкономики. Из этого же исследования появился метод контроля, который активирует и деактивирует фермент по требованию, что позволяет разрабатывать более точные биотехнологические решения, доказывая, что биоразнообразие порождает передовую науку и новые производственные цепочки.

Второе преимущество — это собранная биомасса, то есть сырье, доступное в промышленности в больших объемах, без дополнительных затрат, без дополнительного воздействия на окружающую среду и готовое к биологической конверсии в новые молекулы. Как агропромышленная держава, Бразилия производит более 562 миллионов тонн побочных продуктов, таких как солома, багасса сахарного тростника и лесные отходы, в рамках уже существующих цепочек и без конкуренции с производством продовольствия. Мало каких стран могут объединить науку, промышленность и столь обильное, предсказуемое и концентрированное предложение остаточного сырья, что составляет стратегическое преимущество для масштабирования национальной биоэкономики.

Третье преимущество превращает проблему в решение: деградированные земли. По оценкам, в Бразилии существует более 100 миллионов гектаров пастбищ с признаками ухудшения состояния, около 60% от общей площади, согласно данным MapBiomas, цитируемым UNFCCC. Эта территория представляет собой огромный производственный и экологический шанс. Восстановление этих территорий с использованием биоэнергетики, посаженных лесов и интегрированных систем позволяет увеличить производство без вырубки местной растительности. Поскольку деградированные почвы бедны органическим веществом, их восстановление способствует накоплению углерода, обеспечивая крупномасштабное производство биопродуктов с положительным климатическим эффектом.

Таким образом, цель состоит в создании биоэкономики, которая не только снижает выбросы, но и активно удаляет CO2 из атмосферы, восстанавливает почву и устраняет давление на вырубку лесов.

Четвертое преимущество — доступ к низкоуглеродному водороду. Чистота водорода зависит от энергии, используемой при его производстве, и Бразилия занимает привилегированное положение в этом отношении. Электрическая энергосистема Бразилии, включающая гидроэлектростанции, солнечную, ветровую энергию и биомассу в единой национальной сети, создает идеальные условия для крупномасштабного производства зеленого водорода с сильным вкладом возобновляемых источников. Данные показывают, что большая часть выработки электроэнергии в стране поступает из низкоуглеродных источников, что отличает ее от экономик, зависящих от угля или природного газа.

Это важно, потому что водород может применяться в секторах, которые трудно электрифицировать напрямую, таких как металлургия, удобрения, тяжелый транспорт и синтетическое топливо, снижая выбросы по всей промышленной цепочке при производстве с помощью чистой электроэнергии. Кроме того, Бразилия может интегрировать низкоуглеродный водород с биогазом, биометаном, этанолом, биомассой и биологически полученным CO2, открывая путь к устойчивому авиационному топливу, зеленому метанолу и низкоуглеродному аммиаку.

Пятое преимущество носит исторический характер. Бразилия уже продемонстрировала способность создавать биоэнергетическую промышленность в промышленных масштабах. Этанол из сахарного тростника не появился внезапно; он является результатом десятилетий государственной политики, сельскохозяйственных исследований, промышленной инженерии, технологической адаптации, потребительского рынка и предпринимательской способности. В настоящее время бразильская сахарно-энергетическая отрасль является опорой возобновляемой матрицы страны. По данным Союза сахарной и биоэнергетической промышленности (UNICA), в сезоне 2024/2025 было произведено 679,68 млн тонн сахарного тростника, 37,3 млрд литров этанола и 21 ТВтч электроэнергии для национальной сети. UNICA подчеркивает, что опыт Бразилии в области биоэнергетики охватывает почти столетие, начиная с обязательного смешивания безводного этанола с бензином в 1931 году, и развиваясь до портфеля, включающего биоэлектричество, биогаз, биометан и новые направления для устойчивого топлива.

Хотя природные преимущества значительны, Бразилии необходимо превратить потенциал в стратегию. Это требует постоянных инвестиций в науку, подготовку кадров, технологическую инфраструктуру, регуляторную безопасность, интеллектуальную собственность, венчурное финансирование и стабильную промышленную политику. Также необходима смена менталитета: страна должна стремиться к добавлению большей ценности, а не просто экспортировать сельскохозяйственные сырьевые товары или дешевую биомассу, разрабатывая процессы, программное обеспечение, биорефайнерии и конечные продукты.

Значимость бразильской биоэкономики будет зависеть от объединения сохранения и развития. Если биоразнообразие будет использоваться только для эксплуатации, источник решений будет потерян. Если биомасса будет только сжигаться, произойдет потеря ценности. Если деградированные земли останутся непродуктивными, будет упущена климатическая возможность. Если наука не достигнет промышленности, страна сохранит зависимость от иностранных технологий. Бразилия обладает уникальным сочетанием природы, масштаба, чистой энергии, биомассы и опыта, что может укрепить ее позиции в качестве лидера перехода к более циркулярной и регенеративной экономике.