Skal vi bekæmpe klimaændringer ved at omstrukturere selve livet?

Livet har forvandlet vores verden over milliarder af år og forvandlet en død sten til den frodige, frugtbare planet, vi kender i dag. Men menneskelig aktivitet transformerer i øjeblikket Jorden igen, denne gang ved at frigive drivhusgasser, der driver dramatiske ændringer i vores klima.

Hvad hvis vi kunne udnytte de levende organismers kraft til at hjælpe med at tøjle klimaændringerne? Området "ingeniørbiologi", som bruger genetisk teknologi til at konstruere biologiske værktøjer til at løse specifikke problemer, kan muligvis hjælpe.

Måske den mest dramatiske succes til dato for dette spirende felt er mRNA-vaccinerne, der hjalp os med at klare COVID-pandemien. Men ingeniørbiologi har et enormt potentiale, ikke kun til at hjælpe os med at tilpasse os klimaændringer, men også til at begrænse opvarmningen.

I vores seneste papir i Nature Communications , gennemgik vi nogle af de mange måder, ingeniørbiologi kan hjælpe med i kampen mod klimaændringer – og hvordan regeringer og politiske beslutningstagere kan sikre, at menneskeheden høster fordelene ved teknologien.

Kunne ingeniørbiologi hjælpe med at bekæmpe klimaændringer?

Vi identificerede fire måder, hvorpå ingeniørbiologi kan hjælpe med at afbøde klimaændringer.

Den første er at finde bedre måder at fremstille syntetiske brændstoffer, der direkte kan erstatte fossile brændstoffer. Mange eksisterende syntetiske brændstoffer er lavet af højværdiafgrøder som majs og sojabønner, der ellers kunne bruges til mad, så brændstofferne er dyre.

Noget ingeniørbiologisk forskning udforsker måder at fremstille syntetisk brændstof fra landbrugsaffald. Disse brændstoffer kan være billigere og grønnere og kan derfor hjælpe med at fremskynde dekarboniseringen.

For eksempel ville det være meget hurtigere for flyselskaber at dekarbonisere deres eksisterende flåder ved at skifte til syntetiske kulstoffri jetbrændstoffer i stedet for at vente på at erstatte deres fly med fly, der endnu ikke er udviklet, og som kører på brint eller batterier.

Den anden er at udvikle omkostningseffektive måder at opfange drivhusemissioner (fra industrianlæg, byggeri og landbrug) og derefter bruge dette affald til "biofremstilling" af værdifulde produkter (såsom industrielle kemikalier eller biobrændstoffer).

Den tredje er at erstatte emissionsintensive produktionsmetoder. For eksempel bruger flere virksomheder allerede "præcisionsgæring" til at producere syntetisk mælk, der undgår mejeriindustriens metanudledning. Andre virksomheder har produceret mikrober, som lover at fiksere nitrogen i jorden og dermed hjælpe med at reducere brugen af ​​gødning fremstillet af fossile brændstoffer.

Endelig opfanger den fjerde drivhusgasser direkte fra luften. Bakterier, der er konstrueret til at forbruge atmosfærisk kulstof, eller planter opdrættet til at binde mere kulstof i deres rødder, kunne i teorien hjælpe med at reducere drivhusgasniveauer i atmosfæren.

Ud over de teknologiske og økonomiske barrierer er det uklart, om disse ideer nogensinde vil få en social licens. I betragtning af den "science fiction-lignende" karakter af nogle af disse nye klimareaktioner er det vigtigt, at forskere er gennemsigtige og lydhøre over for offentlige holdninger.

Fakta eller science fiction?

Hvor realistiske er disse ideer? At bringe et nyt produkt på markedet kræver tid, penge og omhyggelig research.

Tag for eksempel solenergi. Den første solcelle blev skabt i 1880'erne, og solpaneler blev installeret på Det Hvide Hus tag i 1979, men det tog mange flere årtier med statsstøtte, før solenergi blev en omkostningseffektiv elektricitetskilde.

Den ingeniørbiologiske sektor er i øjeblikket oversvømmet med investorkapital. Men de virksomheder og projekter, der tiltrækker flest investeringer, er dem med den største kommercielle værdi - typisk inden for den medicinske, farmaceutiske, kemiske og landbrugssektor.

Derimod er det usandsynligt, at applikationer, hvis primære fordel er at reducere drivhusemissionerne, vil tiltrække mange private investeringer. For eksempel er syntetisk jetbrændstof i øjeblikket meget dyrere end traditionelt jetbrændstof, så der er ingen hast med private investorer, der søger at støtte dets kommercialisering.

Regeringen (eller filantropisk) støtte af en eller anden art vil være nødvendig for at pleje de fleste klimavenlige applikationer gennem den langsomme proces med udvikling og kommercialisering.

Tilbage til at vælge vindere?

Hvilke ingeniørbiologiske applikationer fortjener regeringers bistand? Lige nu er det for det meste for tidligt at sige.

Politikere bliver nødt til løbende at vurdere de sociale og tekniske fordele ved foreslåede ingeniørbiologiske applikationer.

Hvis ingeniørbiologi skal spille en væsentlig rolle i bekæmpelsen af ​​klimaændringer, bliver politikerne nødt til at engagere sig dygtigt over tid.

Vi argumenterer for, at statsstøtte bør omfatte fem elementer.

For det første fortsat finansiering af den grundlæggende videnskabelige forskning, der genererer ny viden og nye potentielle afbødningsværktøjer.

For det andet offentlig drøftelse om ingeniørbiologiske anvendelser. Nogle nye produkter - såsom præcisionsfermenteret syntetisk mælk - kan blive accepteret over tid, selvom de i første omgang virker uinteressante. Andre får måske aldrig støtte. For at denne offentlige forhandling skal afspejle hele menneskehedens interesser, skal lav- og mellemindkomstlande opnå ekspertise inden for ingeniørbiologi.

For det tredje bør reglerne være i overensstemmelse med offentlighedens interesser. Regeringer bør være opmærksomme på muligheden for, at eksisterende industrier forsøger at bruge reguleringer til at låse nye konkurrenter ud. For eksempel kan vi se bestræbelser fra dyrebaserede landbrugsproducenter for at begrænse, hvem der kan bruge ord som "mælk" og "pølse" eller for fuldstændig at forbyde laboratoriedyrket kød.

For det fjerde støtte kommercialisering og opskalering af lovende teknologier, hvis primære fordel er at reducere drivhusemissioner. Regeringer kan enten finansiere dette arbejde direkte eller skabe andre incitamenter – såsom CO2-priser, skattefradrag eller miljøbestemmelser – der gør private investeringer rentable.

For det femte bør langsigtede indkøbspolitikker overvejes, hvor storstilet implementering er nødvendig for at nå klimamålene. For eksempel giver US Inflation Reduction Act ubegrænsede skattefradrag til støtte for direkte luftfangst. Selvom disse incitamenter ikke er designet med ingeniørbiologi i tankerne, er de teknologisk neutrale og kan derfor godt understøtte det.

En biokonstrueret fremtid i Australien?

Regeringer er nu involveret i et globalt kapløb om at positionere deres lande som ledere i den nye grønne økonomi. Australiens foreslåede "future made in Australia"-lovgivning er blot ét eksempel.

Andre regeringer har specifikke planer for ingeniørbiologi. For eksempel forpligtede Storbritannien 2 milliarder £ (3,8 milliarder A$) sidste år til en ingeniørbiologistrategi, mens den amerikanske CHIPS and Science Act fra 2022 opfordrede til oprettelsen af ​​et National Engineering Biology Research and Development Initiative.

Hvis sådanne indgreb skal være økonomisk og økologiske succesrige, bliver de nødt til at arbejde med teknologi, der stadig er under udvikling.

Kan politikere arbejde med denne form for usikkerhed? En tilgang er at udvikle sofistikerede vurderinger af potentialet i forskellige teknologier og derefter investere i en forskelligartet portefølje, velvidende at mange af deres indsatser vil mislykkes. Eller de kan skabe teknologineutrale instrumenter, såsom skattefradrag og omvendte auktioner, og tillade den private industri at forsøge at vælge vindere.

Ingeniørbiologi lover at bidrage til et stort skridt fremad inden for klimaafbødning. Hvorvidt den lever op til dette løfte vil afhænge af både offentlighedens og politikernes opbakning. I betragtning af hvor høje indsatserne er, er der arbejde for os alle at gøre i forhold til denne teknologis potentiale.

Flere oplysninger: Jonathan Symons et al., Ingeniørbiologi og afbødning af klimaændringer:politiske overvejelser, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46865-w

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.