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2025-02-13 05:00:00
大気中の窒素を変換してアンモニア肥料を作り、農業に革命をもたらし、世界の増加している人口の供給を支援するハーバーボッシュのプロセスは、大きな環境問題を引き起こしました。これは、世界で最もエネルギー集約的な化学プロセスの1つであり、世界的なエネルギー消費の1〜2％を担当しています。また、オゾン層を害する強力な温室効果ガスである亜酸化窒素も放出します。また、過剰な窒素は日常的に農場を水路に流れ、海洋生物を傷つけ、地下水を汚染します。
合成肥料の代わりに、Pivot Bioは窒素を生成する微生物を設計して、農業をより持続可能にします。 Chris Voigt教授、Karsten Temme、およびAlvin Tamsirが共同設立した同社は、微生物を植物の根で成長させるために微生物を設計し、そこで根の糖を食べ、見返りに窒素を正確に供給しています。
ピボットの微生物コロニーは植物とともに成長し、植物が必要とする時点でより多くの窒素を生成し、窒素流出を最小限に抑えます。
「植物の成長を歴史的にサポートするために栄養素を届けた方法は肥料ですが、それは必要なすべての栄養素を得るための非効率的な方法です」 「私たちは今、農家が微生物により効率的かつ生産的になるのを支援する能力を持っています。」
農家は、従来の窒素1エーカーあたり最大40ポンドをピボットの製品に置き換えることができます。これは、トウモロコシのような作物に必要な窒素全体の約4分の1に相当します。
Pivotの製品は、数百万エーカーのアメリカの農地でトウモロコシ、小麦、大麦、オート麦、その他の穀物を栽培するためにすでに使用されており、その過程で数十万トンのCO2を排除しています。同社の影響は、そのありそうもない起源を考えるとさらに印象的です。
絶望からのピボット
すべての教職員のキャリアの始まりは、シンクまたはスウィムの瞬間になる可能性があり、Voigt自身のアカウントによって、彼はown死していました。カリフォルニア大学サンフランシスコ校の新たに造られた助教授として、Voigtは彼の研究室を立ち上げ、資金を引き付け、実験を開始するのに苦労していました。
2008年頃、Voigtは、カリフォルニア大学バークレー校の研究グループに加わり、太陽光発電材料に焦点を当てた助成金の提案を書いていました。彼の最初の役割はマイナーでしたが、上級研究者が提案を提出する必要がある1週間前にグループから撤退したため、Voigtはステップアップしました。
「私は「私は1週間でこのセクションを終える」と言いました」とVoigtは回想します。 「それは私の大きなチャンスでした。」
提案のために、Voigtは生物学的光合成システムの遺伝学を再編成してそれらをより効率的にするという野心的な計画を詳述しました。彼はかろうじてそれを時間内に提出しました。
数ヶ月が経ち、その後、提案のレビューがついに戻ってきました。 Voigtは、UC Berkeleyの最も上級研究者の何人かと会議に急いで、回答について議論しました。
「提案の私の部分は完全に非難されました」とVoigtは言います。 「15のレビューのようなレビューがありました。実際の助成金よりも長かったのです。最も有名な人たちは皆、この会議、将来のエネルギー秘書、大学の将来の指導者であり、それは完全に恥ずかしかったです。その会議の後、私は学界を去ることを検討していました。」
数ヶ月後、Voigtはカリフォルニア州バークレーの科学学部長であるPaul Luddenから電話を受けました。彼は話したかった。
「私がポールのオフィスに足を踏み入れると、彼は私の提案を読んでいます」とVoigtは回想します。 「彼は私を座って、「誰もがこれがどれほどひどいのかを私に言っている」と言います。 「なんてこった」と思っています。しかし、彼は言います、「ここに何かがあると思います。あなたのアイデアは良いです、あなたは間違ったシステムを選んだばかりです。」
Luddenは、Voigtに、遺伝子スワッピングのアイデアを窒素固定に適用すべきだと説明しました。彼は、彼の研究室であるDehua ZhaoからVoigtを支援することを申し出ました。 VoigtはZhaoとTemmeをペアにしましたが、確かに、結果として生じる2011年の彼らの作品の論文は、窒素固定コミュニティによって好評でした。
「窒素の固定は、科学者、農学者、農民にとってほぼ1世紀にわたって聖杯でした。 「誰もがいつか穀物作物のためにこれを行うことができるといつも言っていました。ピボットでの興奮は、これがテクノロジーがアクセスできるようになったのはこれが初めてだということでした。」
Voigtは2010年にMITに移りました。論文が出てきたとき、彼はTemmeと別のBerkeleyの研究者であるAlvin Tamsirと一緒にPivot Bioを設立しました。それ以来、MITのダニエルICワン教授であり、生物工学部の責任者であるVoigtは、窒素生産の増加、より安定性を高め、それらを異なるシグナルに誘導しやすいものについてピボットと協力し続けています。植物。 PivotはMITからテクノロジーをライセンスしており、この研究はMITのAbdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab（J-WAFS）からサポートも受けています。
Pivotの最初の目標は、規制当局の承認を得て、市場で自分自身を証明することでした。米国で承認を得るために、Pivotのチームは、まったく新しいDNAを持ち込むのではなく、同じ生物内からDNAを使用することに焦点を当て、承認プロセスを簡素化しました。また、独立したコーンシードディーラーと提携して、製品を農場に届けました。 2019年に早期展開が行われました。
農民は、土壌に噴霧される液体として、または水分補給され、コーティングとして種子に適用される乾燥粉末として、植え付けでピボットの製品を適用します。微生物は、成長する根系の表面に存在し、植物の糖を食べ、植物のライフサイクル全体で窒素を放出します。
「今日、私たちの微生物は、植物が提供する総糖のほんの一部をコロニー化します」とTemme氏は説明します。 「彼らはまた、植物とアンモニアを共有しています。これらはすべて、技術的に可能なものの一部にすぎません。私たちのチームは、これらの微生物を成長に必要なエネルギーをより効率的にしたり、窒素を固定したり、作物と共有したりする方法をより効率的にする方法を常に見つけようとしています。」
2023年、PivotはN-ovatorプログラムを開始し、Pivotの微生物窒素を使用して持続可能な農業を実践する栽培者と企業を結び付けました。このプログラムを通じて、企業は窒素クレジットを購入し、農家は慣行を確認することで支払われることがあります。このプログラムは、今年の発明の1つに選ばれました タイムマガジン 昨年、これまでに農家に数百万ドルを支払いました。
微生物窒素以上
Pivotは現在、米国の農家に販売しており、ケニアの小規模農家農家と協力しています。また、ブラジルとカナダでの微生物ソリューションの承認を得ることを望んでいます。これは、次の市場になることを望んでいます。
「農民、私たちのパートナー、会社など、すべての人にとって経済学を意味をなす方法はどうですか？」 Temmeは、Pivotの使命について語っています。
Pivotのチームは製品を綿に拡張しており、Temmeは微生物が地球上のあらゆる種類の植物の窒素源になる可能性があると言います。さらに、同社は、作物の成長を支援するために不可欠な他の栄養素を持つ農家を助けることができると考えています。
「私たちは技術を確立したので、どのようにして農民が収穫量を最大化するために作物の栄養素で直面する他のすべての制限を克服するのにどのように役立つことができますか？」 Temmeは尋ねます。 「それは本当に、農民が価格、生産性、持続可能性の観点からエーカー全体を管理することについて考えている方法を変え始めます。」
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