Lappeenrannan–Lahden teknillinen yliopisto ja VTT testaavat, miten uusiutuvan energian avulla voidaan tehdä ruoan tuotannossa tarvittavaa proteiinia ilmasta. Koelaitos on ollut toiminnassa kesäkuusta alkaen.

– Päivässä saamme koelaitoksessa tuotettua proteiinia sen verran, mitä yksi ihminen vuorokaudessa tarvitsee, laskee tutkimusapulainen Miika Vainikka.

Proteiinijauhe näyttää vehnäjauholta ja LUT-yliopiston professorin Jero Aholan mukaan siltä se myös maistuu. Mutta miten ilmasta voidaan valmistaa proteiinia?

Kahdeksan pönttöä

LUT -yliopiston takapihalla Lappeenrannassa vaimea sähkömoottorin ääni ja ilmastoinnin humina paljastavat, että pysäköintialueella olevaan konttiin pumpataan ilmaa.

Sisällä kontissa on VTT:n kehittämä laitteisto, johon kuuluu kahdeksan soikion muotoista, suljettua pönttöä. Tutkijat kutsuvat niitä pedeiksi.

– Niiden läpi johdetaan ilmaa, ja ilmassa oleva hiilidioksidi saadaan talteen, selittää LUT-yliopiston tutkimusapulainen Lauri Järvinen.

VTT:n ja LUT-yliopiston koelaitoksessa ilmaa puhalletaan suljettujen säiliöiden läpi, jolloin hiilidioksidi jää nihiin talteen. Jari Tanskanen / Yle

Hiilidioksidia tarvitaan proteiinin valmistuksessa. Samalla ilmasta saadaan myös vettä, jota voitaisiin puhdistamisen jälkeen käyttää mikrobien kasvattamiseen. Mikrobit valmistavat keinotekoisesti proteiinia.

– Teemme keinotekoisesti sen, minkä kasvit tekevät luontaisesti. Ne ottavat tarvitsemansa hiilidioksidin ja auringon säteilyn ilmasta ja vettä maasta. Lisäksi tarvitaan ravinteita, sanoo professori Jero Ahola.

Oheistuotteena on syntynyt tehokas hiilinielu, kun hiilidioksidi otetaan ilmasta talteen.

Al-Jazeera kiinnostui

Yle kertoi jo pari vuotta sitten, kuinka Lappeenrannan teknillinen yliopisto ryhtyi ratkaisemaan maailman ruokaongelmaa aurinkosähkön, hiilidioksidin ja veden avulla. Tuolloin LUT ja VTT onnistuivat ensimmäisen kerran valmistamaan aurinkosähkön avulla vedestä ja hiilidioksidista ruoan raaka-aineena käytettävää yksisoluproteiinia.

– Tämä on maataloutta ilman maata. Meistä kiinnostui yli 400 mediaa eri puolilla maailmaa, ja kansainvälinen julkisuus yllätti meidät täysin, kertoi Lappeenrannan teknillisen yliopiston rehtori Juha-Matti Saksa tuolloin.

Myös qatarilainen Al-Jazeera julkaisi videon (siirryt toiseen palveluun) proteiinin valmistamisesta. Prosessissa tarvittavaa aurinkosähköä on saatavilla Persianlahden maissa käytännössä rajattomasti. Samaan aikaan maailman ruokapula pahenee, ja tutkijat etsivät kuumeisesti keinoa hyödyntää aavikoita ruoan valmistuksessa.

– Me pystymme tekemään proteiinia alle kaksi euroa kilolta, ja koska sen voi tehdä vaikka aavikolla, sillä on merkitystä jo nälänhädän poistamisessa, pohti Saksa syksyllä 2017.

Nyt ruokaa voitaisiin siis periaatteessa valmistaa vaikka sähköttömällä hiekka-aavikolla.

Hiilidioksi jää kiinni pieniin rakeisiin, josta ne saadaan erotettua jälleen kaasuksi lämmittämällä. Jari Tanskanen / Yle

Ruokaa ilmasta ja sähköä auringosta

Ilmasta talteen otettu hiilidioksidi pumpataan bioreaktoriin, jossa se sekoittuu nesteeseen. Reaktorista neste pumpataan edelleen elektrolyyseriksi kutsuttuun laitteeseen, jossa prosessin tuloksena syntyy vetyä ja vettä.

– Vety, happi ja hiilidioksidi ovat välttämättömiä proteiinia sisältävien mikrobien kasvattamiseen, sanoo Jero Ahola.

Tulos on ratkaiseva, kun suunnitellaan ruoan keinotekoista valmistamista. LUT-yliopisto ja VTT ovat rakentaneet maailman ensimmäisen koelaitoksen, jossa erotetaan ilmasta mikrobien kasvamiseen tarvittavaa vettä ja hiilidioksidia. Aurinkosähkön avulla vesimolekyyli puolestaan pilkotaan vedyksi ja hapeksi.

Varsinainen proteiinin kasvatus tapahtuu suljetussa prosessissa bioreaktorissa, joten tuotannosta ei aiheudu maataloudelle tyypillisiä valumia eikä ilmaan pääse kasvihuonekaasuja.

Tutkimusapulainen Lauri Järvinen Lappeenrannan–Lahden teknillisestä yliopistosta esittelee bioreaktoria, josta saadaan proteiiniliosta. Jari Tanskanen / Yle

Mutta pelkästään ilman ja aurinkosähkön avulla ruokaa ei voida valmistaa. Kasvatuksessa tarvitaan lisäksi typpeä, fosforia, kalsiumia ja kaliumia. Ne lisätään kasvunesteeseen, jota pumpataan bioreaktoriin yhdessä kaasujen kanssa. Myöhemmässä vaiheessa typpilannoitetta pystytään valmistamaan sähkön avulla ilmassa olevasta typestä ja vedestä.

Lopputuotetta, eli vaaleanharmaata nestettä valutetaan bioreaktorin pohjasta koeputkiloon.

– Lopputuloksena on mikrobimassaa, joka kuivataan ja steriloidaan. Siitä saadaan jauhoa, joka sisältää runsaasti proteiineja. Vain mielikuvitus on rajana, mihin proteiineja tullaan käyttämään, sanoo professori Jero Ahola.

Tutkimusapulainen Miikka Vainikka esittelee putkea, jossa on valmista proteiiniliuosta. Neste kuivataan, ja tuloksena on jauhetta. Jari Tanskanen / Yle

Proteiinia jogurtteihin ja lihaa korvaaviin elintarvikkeisiin

Ruoantuotannon kaupallistaminen on vasta alkamassa, mutta LUT-yliopiston tutkimusta hyödyntävä startup-yritys Solar Foods suunnittelee jo proteiinia valmistavaa tehdasta Suomeen.

– Sitä voidaan käyttää vaikkapa kasvipohjaisten jogurttien tai pastan valmistuksessa, sekä lihaa korvaavien kasvipohjaisten tuotteiden raaka-aineena, sanoo toimitusjohtaja Pasi Vainikka.

Yhtiön tavoitteena on avata ensimmäinen tuotantolaitos vuonna 2021. Sen kapasiteetiksi arvioidaan 100 tonnia proteiinia vuodessa. Suunnitteilla on myös suurempi, noin 6000 tonnia vuodessa tuottava proteiinitehdas. Sen rakentamispäätös tehdään, kunhan kokemuksia saadaan pienemmän laitoksen toiminnasta.

– Vaihtoehtoinen proteiini ja proteiinilähteet ovat iso trendi maailmalla, ja hyvin nopeasti tarvitaan tuotantolaitoksia myös maailmalla, arvioi toimitusjohtaja Pasi Vainikka.

Solar Foods hakee tuottamalleen proteiinille Euroopan unionilta hyväksyntää uuselintarvikkeeksi. Tarvittavat testaukset kestävät pari vuotta, jonka jälkeen yritys voi aloittaa kaupallisen tuotannon.