فتح الحمى الذهبية: مجموعة استخراج البوليمر الحيوي الميكوميسيت من المتوقع أن تعطل سوق المواد بحلول عام 2025

فهرس المحتويات

• الملخص التنفيذي: النتائج الرئيسية للفترة من 2025 إلى 2030
• حجم السوق وتوقعات النمو: نظرة عامة عالمية وإقليمية
• تكنولوجيا الاستخراج الرائدة: تقدم وابتكارات حديثة
• اللاعبون الرئيسيون في الصناعة والتعاونات (مواقع الشركات المذكورة)
• البيئة التنظيمية والمعايير: السياسات الحالية والمقبلة
• القطاعات التطبيقية: التعبئة والتغليف، والطب الحيوي، وما بعدها
• أثر الاستدامة وتقييم دورة الحياة
• توجهات الاستثمار وفرص التمويل
• التحديات والمخاطر واعتبارات سلسلة الإمداد
• التوقعات المستقبلية: تحليل السيناريو حتى عام 2030
• المصادر والمراجع

الملخص التنفيذي: النتائج الرئيسية للفترة من 2025 إلى 2030

إن الفترة من 2025 إلى 2030 من المتوقع أن تشهد تقدمًا كبيرًا في استخراج البوليمرات الحيوية من الكائنات الدقيقة العصوية (الأشنات)، مدفوعةً بالطلب المتزايد على حلول المواد المستدامة والتقدم في العمليات البيوتكنولوجية. في السنوات الأخيرة، تم تأسيس منصات استخراج على نطاق تجريبي، تستفيد من الخصائص الفريدة للأشنات لإنتاج بوليمرات حيوية جديدة ذات تطبيقات واعدة في التعبئة والتغليف، والأجهزة الطبية، والدهانات الخاصة.

• التوسع والتسويق: بحلول عام 2025، بدأت عدة شركات ناشئة في مجال التكنولوجيا الحيوية وشركات المواد الحيوية الرائدة بتنفيذ برامج تجريبية لتوسيع زراعة واستخراج الأشنات. ومن الجدير بالذكر أن الشركات الأوروبية تتعاون مع المؤسسات البحثية لتحسين تقنيات التخمر والمعالجة اللاحقة، مستهدفةً عوائد أعلى ونقاءً للبوليسكاريدات والجليكوبروتينات الخارجية من أجناس مثل Physarum وDidymium.
• تحسين العائد والكفاءة: تظهر البيانات الحالية أن التخمر في الحالة الصلبة المحسن يمكن أن يحقق عوائد بوليمر حيوي تتجاوز 2.5 غرام/لتر، مع جهود جارية لتجاوز 4 غرام/لتر بحلول عام 2027. لقد أدت التقدمات في تقنيات الاستخراج الإنزيمية وأنظمة الترشيح الغشائية إلى تقليل استخدام المذيبات وتحسين الملف البيئي. وتفيد الشركات بتسجيل كفاءات استخراج تتجاوز 80% للبوليمرات الحيوية المستهدفة، مما يشير إلى جاهزيتها للنشر شبه التجاري (Novozymes).
• أداء المواد والتطبيقات: تظهر البوليمرات الحيوية المستخرجة من الأشنات خصائص لزجة وغير لزجة فريدة، مما يجعلها جذابة للتعبئة القابلة للتحلل وتركبات الهيدروجيل الطبية. من المتوقع أن تحفز التعاونات المستمرة مع المستخدمين النهائيين في قطاعات الرعاية الصحية والسلع الاستهلاكية تطوير المنتجات المصممة واختبار التطبيقات حتى عام 2026 وما بعدها (BASF).
• الإطار التنظيمي وآفاق السوق: تتطور البيئة التنظيمية للبوليمرات الحيوية الجديدة، مع تفاعل استباقي من الشركات المصنعة للحصول على شهادات سلامة المواد وقابلية التحلل الحيوي في الاتحاد الأوروبي وأمريكا الشمالية. يسعى المبادرون الأوائل إلى إقامة شراكات عبر قطاعات التعبئة والتغليف والطب الحيوي لضمان التبني السريع مع تحسين الوضوح التنظيمي (الوكالة الأوروبية للمواد الكيميائية).
• الشراكات الاستراتيجية والتمويل: تؤدي زيادة تمويل المشاريع والشراكات بين القطاعين العام والخاص إلى تحفيز نضوج التكنولوجيا. من المتوقع تشكيل ائتلافات عبر القطاعات بحلول عام 2026 لمعالجة التحديات في إمدادات مواد الخام، وزيادة النطاق، ودمج سلسلة الإمداد، مما يضع البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات كبديل موثوق به للبلاستيك المشتق من النفط.

بشكل عام، فإن النظرة المستقبلية للفترة من 2025 إلى 2030 متفائلة، حيث من المتوقع أن تؤدي الابتكارات التقنية المستمرة، والتحقق من السوق، والتقدم التنظيمي إلى إطلاق الإمكانات الكاملة لاستخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات.

حجم السوق وتوقعات النمو: نظرة عامة عالمية وإقليمية

السوق العالمية لاستخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات مستعدة لتحقيق نمو كبير في عام 2025 والسنوات التي تليه، مدفوعةً بالطلب المتزايد على البوليمرات الحيوية المستدامة والجديدة في مجموعة من الصناعات مثل التعبئة والتغليف، والطب الحيوي، وعلوم المواد. وتُعرف الأشنات، أو الأشكال اللزجة، بخصائصها الفريدة من البوليسكاريدات الخارجية والبوليمرات الحيوية، التي يمكن استغلالها لتطبيقات تتطلب قابلية التحلل الوظيفية، والتي لا توجد عادة في المواد المشتقة من النباتات أو البكتيريا.

في عام 2025، من المتوقع أن تقود أمريكا الشمالية وأوروبا اعتماد السوق، بفضل أنظمة البحث والتطوير القوية والبيئات التنظيمية الداعمة التي تشجع تطوير وترويج البدائل القائمة على الحيوة. على سبيل المثال، كانت منظمات مثل Novamont وNatureWorks LLC في مقدمة الابتكار في البوليمرات الحيوية، وعلى الرغم من أن محافظها الحالية تركز أساسًا على المصادر النباتية والميكروبية، إلا أن محللي الصناعة يتوقعون أن تضم خطوط البحث والتطوير الخاصة بها حلولًا قائمة على الأشنات عندما تصل المشاريع التجريبية إلى قابلية التوسع في السنوات القليلة المقبلة.

من المتوقع أن تظهر منطقة آسيا والمحيط الهادئ أسرع معدلات النمو في هذا القطاع، وذلك بسبب الزيادات في الاستثمارات في التقنيات الخضراء والحوافز الحكومية لصناعة المواد المستدامة. بدأت الشركات الكيميائية الرائدة في المنطقة، مثل Toyobo Co., Ltd. في اليابان، في استكشاف مصادر البوليمر غير التقليدية، بما في ذلك الأشنات، كجزء من استراتيجياتها المستدامة للامتثال لمبادرات الاقتصاد الدائري الإقليمي.

من المتوقع أن تلعب شراكات الشركات والأكاديميات دورًا محوريًا في توسيع عمليات استخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات. لقد أقامت كيانات مثل BASF SE منصات ابتكار مفتوحة تعزز التعاون مع الجامعات والشركات الناشئة التي تعمل على تقنيات استخراج وتعديل البوليمرات الحيوية الجديدة، مما قد يسرع من دخول المواد المستندة إلى الأشنات إلى السوق.

بينما تظل البيانات الكمية المتعلقة بالبوليمرات الحيوية المستخرجة من الأشنات في مراحلها الجنينية بسبب حالة القطاع الناشئة، فإن الزخم في صناعة البوليمرات الحيوية يعكس السوق الأوسع للبوليمرات الحيوية، الذي يتوقع أن ينمو بمعدل نمو سنوي مركب يتراوح بين 10-15% حتى عام 2025 وما بعدها. النظرة المستقبلية للاستخراج القائم على الأشنات متفائلة، مع توقع الانتقال من المرافق التجريبية إلى عمليات إنتاج تجارية في بعض المناطق بحلول عام 2027، مدفوعةً بالتقدم في كفاءة الاستخراج وتقنيات المعالجة اللاحقة. وهذا يضع البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات كأحد الحدود المهمة ضمن الاقتصاد الحيوي العالمي خلال السنوات القليلة المقبلة.

تكنولوجيا الاستخراج الرائدة: تقدم وابتكارات حديثة

لقد حصل استخراج البوليمرات الحيوية من الأشنات، المعروفة عمومًا بالأشكال اللزجة، على اهتمام كبير في عام 2025، مدفوعًا بالطلب على المواد الحيوية المستدامة والجديدة. تُعتبر الأشنات كائنات حية حقيقية فريدة من نوعها تُعرف بقدرتها على إنتاج البوليسكاريدات الخارجية وغيرها من البوليمرات الحيوية ذات الخصائص الهيكلية والفيزيائية الكيميائية المميزة. تُتيح التقدمات الحديثة في تقنيات الاستخراج استرجاعًا أكثر كفاءة، وقابلية للتوسع، وصديقة للبيئة لهذه البوليمرات الحيوية، مما يجعلها مرشحة واعدة للتطبيقات في البلاستيك الحيوي، والصناعات الدوائية، وصناعات المواد الغذائية.

في العام الماضي، تم الإبلاغ عن عدة تقدمات في تقنيات تحطيم الخلايا والمعالجة اللاحقة. أسفرت الاستخدامات المبتكرة لتفكيك الخلايا الأنزيمية، المصممة خصيصًا لجدران خلايا الأشنات، عن تحقيق عوائد أعلى من البوليمرات الحيوية السليمة مقارنةً بالطرق التقليدية الميكانيكية أو الكيميائية. الشركات المتخصصة في الإنزيمات الصناعية، مثل Novozymes، تعمل على تطوير مخاليط إنزيمية تهدف إلى تحسين الدقة والكفاءة في استخراج البوليمر الحيوي من المصادر الميكروبية غير التقليدية، بما في ذلك الأشنات.

تقنيات الفصل المعتمدة على الأغشية، وخاصةً الترشيح الفائق والترشيح المائي، يتم دمجها الآن مع بروتوكولات الاستخراج لتنقية البوليمرات المستخرجة من الأشنات على نطاق صناعي. تقوم الشركات المصنعة للمعدات مثل Merck KGaA بتقديم أنظمة ترشيح متقدمة تسهل الفصل اللطيف وتقلل من تحلل البوليمرات الحيوية. هذه الأنظمة حاسمة للحفاظ على الخصائص الوظيفية للبوليمرات المستخرجة، وهو أمر مهم بشكل خاص للاستخدامات في قطاعات الطب الحيوي وتعبئة الأغذية.

ابتكار ملحوظ آخر هو تطبيق المذيبات الخضراء وتقنية الاستخراج بالسوائل الفائقة، مما يقلل بشكل كبير من البصمة البيئية للعملية. تقدم الشركات مثل Parker Hannifin Corporation أنظمة استخراج CO₂ فائقة الحرج القابلة للتوسع، مما يمكّن من استعادة انتقائية للبوليمرات الحيوية عالية النقاء دون استخدام مذيبات عضوية خطرة. يتماشى هذا مع الطلب المتزايد من الجهات التنظيمية والمستهلكين على تصنيع منتجات حيوية أكثر صداقة للبيئة.

مع النظر إلى عام 2025 وما بعده، من المتوقع أن يؤدي دمج الأتمتة والمراقبة الرقمية في عمليات الاستخراج إلى تحسين القابلية للتكرار وقابلية التوسع بشكل أكبر. تعمل الشركات الرائدة في الصناعة، بما في ذلك Sartorius AG، على تطوير منصات معالجة بيولوجية آلية يمكن تكييفها مع مصادر جديدة مثل الأشنات، مما يمكّن من تحسين المعايير الزمنية الخاصة بعملية الاستخراج في الوقت الفعلي. من المتوقع أن تسهم هذه التقدمات في تسريع تسويق البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات وزيادة وجودها في السوق على مدى السنوات القليلة المقبلة.

اللاعبون الرئيسيون في الصناعة والتعاونات (مواقع الشركات المذكورة)

مجال استخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات لا يزال في مراحله المبكرة، لكن هناك عدة شركات رائدة ومنظمات بحثية نشطة في تشكيل المشهد. اعتبارًا من عام 2025، يتركز النشاط الصناعي على تطوير طرق استخلاص قابلة للتوسع، وتطبيقات المواد الوظيفية، وإقامة شراكات استراتيجية لتسريع التسويق.

من اللاعبين البارزين Ecofibra، شركة تشيلية معروفة بأعمالها مع الألياف الطبيعية والبوليمرات الحيوية. بينما كانت محفظتها الأصلية تركز على المصادر النباتية، تشير الإعلانات الحديثة إلى تعاونات بحثية مستمرة تهدف إلى تنويع مصادر البوليمرات الحيوية، بما في ذلك الشراكات مع مختبرات أكاديمية تدرس الأشمات كمواد خام جديدة. يركز نهج الشركة على المصادر المستدامة وتقدير الكتلة الحيوية غير المستغلة، مما يتماشى مع الطلب العالمي على المواد الصديقة للبيئة.

في أوروبا، تبرز Fraunhofer-Gesellschaft لتفانيها في البحث التطبيقي في مجال التكنولوجيا الحيوية. من خلال معاهدها المختلفة، قادت Fraunhofer مشاريع تتعلق بالبوليمرات الحيوية المستخلصة من الفطريات والأشنات، مع التركيز على تقنيات الاستخراج وبروتكولات التنقية والإنتاج على نطاق تجريبي. في عام 2024، أفادت المنظمة بإجراء عزل ناجح للبوليسكاريدات الخارجية من عدة أنواع من الأشنات، مما يظهر إمكانية استخدامها في الأفلام القابلة للتحلل والهيدروجيل. تتضمن إطار التعاون الخاص بـ Fraunhofer شراكات مع شركات كيميائية وشركات تعبئة، بهدف الوصول إلى حلول جاهزة للسوق بحلول عام 2026.

في مجال تطوير التكنولوجيا، قدمت Thermo Fisher Scientific معدات تحليلية واستخراجية حيوية تم تبنيها من قبل باحثي البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات. تعتبر منصات كروماتوغرافيا ومطيافية الشركة جزءًا لا يتجزأ من عمليات التنقية والتوصيف في المختبرات الأكاديمية والتجارية. في السنوات الأخيرة، شاركت Thermo Fisher في تعاونات تقنية مع الشركات الناشئة التي تستكشف مصادر البوليمر غير التقليدية، موفرةً حلولًا مخصصة للاستخراج الفعال والقابل للتوسع.

علاوة على ذلك، قامت Biopolymer International، وهي ائتلاف يركز على الابتكار في البوليمرات الحيوية، ببدء مجموعة عمل مخصصة للبوليمرات الميكروبية غير التقليدية، بما في ذلك تلك المستخلصة من الأشنات. تشجع المجموعة التعاون بين علماء المواد، والبيوتكنولوجيين، وصناعات الاستخدام النهائي (خاصة في الأجهزة الطبية والتعبئة القابلة للتحلل)، مع جدولة بدء المشاريع التجريبية بين عامي 2025 و2027.

مع النظر إلى المستقبل، يتوقع أن يشهد القطاع موجة من التعاون عبر القطاعات، حيث تسعى الشركات لفك خصائص البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات. من المتوقع أن تسرع هذه الشراكات—التي تشمل موردي المعدات، والمؤسسات البحثية، والمستخدمين النهائيين—الطريق من اكتشاف المختبر إلى الإنتاج التجاري على مدار السنوات القليلة المقبلة.

البيئة التنظيمية والمعايير: السياسات الحالية والمقبلة

تتطور البيئة التنظيمية لاستخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات بسرعة مع تزايد الاهتمام بالمواد الحيوية المستدامة لاستخدامها في التعبئة والتغليف، والطب، والتطبيقات الصناعية. في عام 2025، أصبح صناع السياسات ومنظمات المعايير يتعرفون بشكل متزايد على الخصائص الفريدة وإمكانات الأشنات—المعروفة أيضًا بالأشكال اللزجة—كمصادر للبوليمرات الحيوية الجديدة التي تختلف عن الطرق الأكثر انتشارًا مثل السليلوز البكتيري، والألجينات، أو الكيتوزان.

حاليًا، تقع البوليمرات الحيوية المستخرجة من الأشنات تحت تصنيفات تنظيمية أوسع للبوليمرات الميكروبية والفطرية. في الاتحاد الأوروبي، تقدم الوكالة الأوروبية للمواد الكيميائية (ECHA) إرشادات لتسجيل البوليمرات الحيوية الجديدة بموجب REACH، حيث تكون الهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية (EFSA) مسؤولة عن تقييم سلامتها في المواد التي تتصل بالمواد الغذائية والإضافات الغذائية المحتملة. اعتبارًا من عام 2025، لم يتم نشر آراء محددة من EFSA حول البوليمرات الحيوية المستندة للأشنات، ولكن الوكالة تطور أطر عمل جديدة للتقييم السريع للمواد الحيوية الناشئة، بهدف تسريع الموافقات للمواد الحيوية التي تظهر انخفاض السمّية والأثر البيئي (الهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية).

في الولايات المتحدة، تضم إدارة الغذاء والدواء (FDA) المواد البوليمرية ضمن برنامج الإخطار الذي يعتبر المواد آمنة بشكل عام (GRAS) للاستخدام في مواد الطعام، وتحت مركز الأجهزة والصحة الإشعاعية (CDRH) للمواد الطبية. تتعاون FDA حاليًا مع الجهات الخاصة وشركة NSF الدولية لتطوير معايير محدثة لمصادر البوليمر الحيوية الجديدة، بما في ذلك الأشنات، مع توقعات لوضع مسودة إرشادات بحلول أواخر 2025. قد تتناول هذه الإرشادات نقاء الاستخراج، والملوثات الميكروبية المتبقية، وقابلية التتبع.

على المستوى الدولي، تقوم المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) بمراجعة مجموعة معايير البوليمرات الحيوية (ISO/TC 61/SC 14)، بهدف إضافة بروتوكولات اختبار خاصة بالأشنات يمكن استخدامها لتقييم التركيب، وقابلية التحلل، وإدارة نهاية العمر بحلول عام 2026. وتواكب جهود ISO هيئات المعايير الوطنية مثل معهد النورمانج الألماني (DIN)، الذي يقوم بتجريب طرق اختبار جديدة للبوليمرات الميكروبية.

مع النظر إلى المستقبل، من المتوقع أن تقدم الوكالات التنظيمية مسارات أكثر وضوحًا للمواد المستندة إلى الأشنات مع نضوج تقنيات الاستخراج والمعالجة التجارية. من المحتمل أن نشهد في السنوات القليلة المقبلة اعترافًا رسميًا بالبوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات في الشهادات الخاصة بالسلامة والاستدامة مثل علامة المحتوى الحيوي من TÜV SÜD وشهادة قابلية التحلل من معهد المنتجات القابلة للتحلل (BPI). مع انتقال الإنتاج التجريبي إلى العمليات التجارية، سيكون تبادل البيانات بشكل قوي بين الصناعة والهيئات التنظيمية أمرًا حاسمًا لضمان دخول آمن ومستدام للبوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات إلى السوق.

القطاعات التطبيقية: التعبئة والتغليف، والطب الحيوي، وما بعدها

في عام 2025، يظهر استخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات كسبيل واعد ضمن المشهد الأوسع للمواد الحيوية، مع تطبيقات مستهدفة في التعبئة والتغليف، والطب الحيوي، والعديد من القطاعات المتخصصة. تُحقق الأشنات، أو الأشكال اللزجة، بحثًا في بوليسكاريداتها وجليكوبروتيناتها الفريدة، التي تظهر خصائص تكوين الأفلام، والتوافق الحيوي، والقابلية للتحلل، مما يجعلها مرشحة محتمة للحلول المادية المستدامة.

يشهد قطاع التعبئة والتغليف ضغطًا متزايدًا لاعتماد المواد القابلة للتحلل بالكامل والقابلة للتسميد. تُعد البوليمرات المستخرجة من الأشنات، بفضل أصلها الطبيعي وخصائصها القابلة للتخصيص، بدائل للبلاستيك المشتق من النفط والبوليمرات الحيوية من الجيل الأول. في عام 2025، تم الإبلاغ عن استخراجات تجريبية لهذ البوليمرات بواسطة شركات موجهة نحو الأبحاث وموردين يركزون على الابتكار في سوق البوليمرات الحيوية. على سبيل المثال، تقوم شركات مثل Novamont بالتوسع في استكشاف مصادر البوليمرات الحيوية المتنوعة لتوسيع نطاق مواد التعبئة القابلة للتسميد. على الرغم من أن محفظة Novamont التجارية مدفوعة حاليًا بشكل كبير بأفلام مصنوعة من النشا والسليلوز، إلا أن الشركة قد أظهرت الاهتمام في البوليمرات المشتقة من الفطريات والميكروبات الجديدة، والتي تتضمن مصادر الأشنات إذا تم التوصل إلى قابلية التوسع في المستقبل القريب.

في التطبيقات الطبية، فإن التوافق الحيوي الفطري والمنخفض التحسس للبوليمرات المستخرجة من الأشنات تدفع التعاونات في المراحل المبكرة مع مطوري المواد المتقدمة. من بين هؤلاء، تعد المنظمات مثل Evonik Industries—وهي لاعب رئيسي في البوليمرات الطبية—قد أسست أطرًا مفتوحة للابتكار لتقييم البوليمرات الحيوية الجديدة للاستخدام في رعاية الجروح، وهياكل الأنسجة، وأنظمة توصيل الأدوية. تدعم هذه الجهود الدراسات السريرية المستمرة التي تهدف إلى إثبات سلامة وأداء المواد المستخرجة من الأشنات في البيئات الرقابية.

بعيدًا عن قطاعات التعبئة والتغليف والطب الحيوي، تُجرى مبادرات استكشافية في الطلاءات الخاصة، وأفلام الزراعة، وحتى الإلكترونيات المرنة. قامت شركات مثل BASF بالإعلان عن استثماراتها في توسيع قاعدة المواد الخام للبوليمرات الحيوية، والتي تشمل تقييم جدوى مصادر مائية لم يتم استكشافها. يتوقع خبراء الصناعة في السنوات القليلة القادمة أن يتوصل النجاح في التوسع والتكلفة الفعالة لاستخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات إلى اعتبارها مواد خام قابلة للتطبيق لتطبيقات متخصصة ذات قيمة عالية حيث تفشل البوليمرات الحيوية التقليدية.

تعتمد النظرة المستقبلية لعام 2025 وما بعدها على التقدم في تقنيات المعالجة البيولوجية وطرق الاستخراج، فضلاً عن التحقق التنظيمي للتطبيقات الجديدة. إن النتائج الإيجابية للمشروعات التجريبية الحالية بشأن قابلية التوسع وأداء المواد يمكن أن تزيد من تبني البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات في وقت مبكر من الشركات المبتكرة التي تركز على الاستدامة والمواد البيولوجية المتقدمة.

أثر الاستدامة وتقييم دورة الحياة

في عام 2025، برز أثر الاستدامة وتقييم دورة الحياة (LCA) لاستخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات كنقطة مركزية لكل من الصناعة والأوساط الأكاديمية. تُعرف الأشنات، أو الأشكال اللزجة، بفضل بوليمراتها الخارجية الفريدة، التي توفر بدائل واعدة للبلاستيك المشتق من النفط والبوليمرات الحيوية التقليدية. تعكف عملية استخراج هذه البوليمرات على المراقبة للتأكد من تحقيق كفاءة الموارد وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والبصمة البيئية العامة.

تتركز المبادرات الحديثة على دمج أنظمة المياه المغلقة والبروتوكولات الاستخراجية الفعالة من حيث الطاقة. على سبيل المثال، تخضع عدة شركات التكنولوجيا الحيوية لتقنيات الاستخراج الباردة والهضم الإنزيمي لتقليل مدخلات الطاقة مع زيادة العائد. تُقييم هذه الأساليب من حيث قابليتها للتوسع وأداءها البيئي، حيث أفادت العمليات التجريبية بتقليل استهلاك مياه العمليات بنسبة تصل إلى 40% مقارنة مع استخراج البوليمرات الحيوية التقليدية من المصادر النباتية. تدعم هذه المبادرات منظمات مثل Novamont، التي نشطة في قطاع البوليمرات الحيوية وتستثمر في شراكات بحثية لزيادة تقنيات الاستخراج الأخضر.

أبرزت تقييمات دورة الحياة التي أُجريت في عامي 2024 وأوائل عام 2025 الإمكانية للبوليمرات المستندة إلى الأشنات لتفوق البدائل التقليدية في عدة فئات تأثير. على سبيل المثال، تشير بيانات LCA الأولية إلى انبعاث كربون أقل بنسبة 25-30% على مدار دورة حياة المنتج الكاملة، مع الأخذ بعين الاعتبار الحصول على المواد الخام، والاستخراج، والتخلص النهائي. كما تسهم الطبيعة القابلة للتحلل للبوليمرات المستندة إلى الأشنات في تقليل تلوث الميكروplastics والعبء من مدافن النفايات، كما تم تأكيده في الوثائق الفنية من NatureWorks LLC، وهي شركة رائدة في إنتاج البوليمرات الحيوية ومتعاون صناعي في البحث عن البوليمرات الحيوية الناشئة.

على الرغم من هذه التقدمات، يواجه القطاع تحديات تتعلق بإمكانية زيادة المادة الخام وآثار زراعة الأشنات على النطاق التجاري. تستكشف المشاريع التجريبية الحالية استخدام منتجات زراعية وصناعية كركائز، مستفيدة من مبادئ الاقتصاد الدائري لفك الارتباط بين إنتاج الكتلة الحيوية والموارد الغذائية. تُقوم أعمال LCA المستمرة، المنسقة من قبل ائتلافات الصناعة مثل البلاستيك الحيوي الأوروبي، وضع مقاييس موحدة لتقييم البيئية للبوليمرات الحيوية الجديدة، بما في ذلك تلك المستخرجة من الأشنات.

مع النظر إلى المستقبل، من المتوقع أن نشهد في السنوات القادمة مزيدًا من اعتماد إطارات تقييم دورة الحياة المخصصة للبوليمرات الحيوية الميكروبية الناشئة، مع تحسينات مستمرة في تكامل العمليات وتحسين المواد الخام. مع اجراءات السياسة والحوافز الملزمة المتزايدة على وضع ملصقات بيئية، ستلعب الشركات المشاركة مباشرة في استخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات دورًا متزايد الأهمية في مشهد المواد المستدامة.

توجهات الاستثمار وفرص التمويل

يعتبر الاستثمار في استخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات بؤرة جديدة ولكن واعدة ضمن نطاق المواد الحيوية بوجه عام. لقد حظيت الأشنات، أو الأشكال اللزجة، باهتمام بسبب بوليسكاريداتها الخارجية الفريدة والمركبات الحيوية النشطة ذات التطبيقات المحتملة في البلاستيك المستدام، والتعبئة والتغليف، والمواد الطبية. اعتبارًا من عام 2025، يظهر نشاط التمويل في هذا القطاع أساسًا في مرحلة البذور والمراحل المبكرة، مع معظم الاستثمارات التي تأتي من صناديق رأس المال المخاطر المخصصة للتكنولوجيا الحيوية، ومنح الابتكار الحكومية، والشراكات بين الجامعات والصناعة.

من جدير بالذكر أن البرامج البحثية العامة في أوروبا وآسيا قد حددت البوليمرات الحيوية المستخرجة من الأشنات كهدف مبتكر تحت مبادرات الاقتصاد الحيوي والمواد الدائرية. على سبيل المثال، شمل برنامج “هورايزون أوروبا” التابع للاتحاد الأوروبي مؤخرًا مشاريع تتعلق بالبوليمرات الميكروبية والفطرية الجديدة، والتي تشمل العمل الاستكشافي حول مصادر الأشنات. من المتوقع أن يحفز هذا فرص تعاون جديدة وفرص نقل التكنولوجيا في السنوات القادمة (الهيئة الأوروبية).

لا يزال المشاركة الخاصة في البداية، لكن الشركات الناشئة في مجال التكنولوجيا الحيوية التي تتخصص في التخمير الميكروبي والمواد الحيوية غير التقليدية بدأت تستكشف إمكانية التوسع في منتجات البوليمرات المستندة إلى الأشنات. بدأت شركات مثل MycoTechnology, Inc. وEcovative Design LLC، على الرغم من أنها تركز في الأساس على فطريات أخرى، في توسيع خطوط أبحاثها للنظر في إنتاج البوليمر النادر، بما في ذلك الأشنات. وقد جذبت هذه الشركات جولات تمويل تصل إلى عدة ملايين دولارات من مستثمرين يركزون على الغذاء والمواد والاستدامة، مما يدل على اهتمام المستثمرين الأوسع بالبوليمرات الحيوية الجديدة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن الوكالات الحكومية في الولايات المتحدة، مثل مكتب تقنيات الطاقة الحيوية (BETO) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، تعزز المنتجات البيولوجية المتقدمة والبوليمرات الحيوية المستندة إلى مصادر ميكروبية غير مستكشفة. يتوقع أن تتوسع دعوات التمويل ومشروعات النموذج التجريبي في عامي 2025-2027، تستهدف تقنيات يمكن أن تستخدم الكتلة الحيوية غير النباتية للبوليمرات ذات القيمة العالية.

تبدو النظرة المستقبلية للاستثمار في استخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات متفائلة بحذر. ستعتمد النجاح على قدرة مختبرات الأكاديمية والشركات الناشئة على إثبات كفاءة الاستخراج، وزيادة القدرة، والجدوى من حيث التكلفة بالنسبة للبوليمرات الحيوية الميكروبية والنباتية الموثوقة. على مدى السنوات القليلة المقبلة، قد يشهد القطاع زيادة في التمويل في مرحلة البذور وسلسلة A، خاصةً مع توفر نتائج إثبات المفهوم وبيانات الاستدامة، ومع تطور الأطر التنظيمية للبوليمرات الحيوية الجديدة لاستيعاب مصادر ميكروبية جديدة.

التحديات والمخاطر واعتبارات سلسلة الإمداد

يواجه استخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات، على الرغم من وعده بالابتكار في مواد مستدامة، مجموعة من التحديات والمخاطر واعتبارات سلسلة الإمداد بينما يتطور القطاع عبر عام 2025 وما بعده. تشمل التحديات الرئيسية القابلية للتوسع، والامتثال التنظيمي، وتوريد المواد الخام، والاندماج في البنية التحتية الصناعية الحالية.

• قابلية التوسع وتحسين العائد: تواجه طرق الاستخراج الحالية على نطاق المختبر للبوليمرات الحيوية المستخرجة من الأشنات، مثل الأشكال اللزجة، غالبًا صعوبات في التوسع إلى أحجام صناعية. يجب التغلب على التحديات التقنية المتعلقة بالحفاظ على ثقافات قابلة للحياة، وضمان عوائد متسقة، وتحسين عملية الاستخراج. هناك أبحاث جارية في تصميم المفاعلات البيولوجية والتحكم في عملية التخمير، لكن الأنظمة القياسية وعالية الإنتاجية لا تزال غير متاحة على نطاق واسع من شركات هندسة العمليات القائمة مثل Eppendorf SE وSartorius AG.
• المخاطر التنظيمية والبيولوجية: بما أن الأشنات تعتبر مصدرًا جديدًا للبوليمرات الحيوية، فإن مسارات التنظيم لاستخدامها—خاصة في التعبئة والتغليف الغذائية أو التطبيقات الطبية—ليست محددة بالكامل. تتطلب الوكالات التنظيمية، مثل الهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية (EFSA)، بيانات شاملة عن السلامة، بما في ذلك دراسات محتملة على الحساسيات والآثار البيئية، قبل الموافقة على دخول السوق. قد يؤدي ذلك إلى إطالة وقت دخول السوق وزيادة تكاليف الامتثال.
• توريد المواد الخام واستقرار سلسلة الإمداد: تعتمد عملية الاستخراج على الوصول الموثوق إلى الكتلة الحيوية للأشنات. حاليًا، يكون الجمع البري ممكنًا للبحث، لكنه ليس نموذجًا قابلًا للتوسع أو مستدام للإنتاج الصناعي. تتحقق الجهود لتدجين وزراعة الأشنات تحت ظروف مسيطرة، مع بعض التقدم في التكاثر على نطاق المختبر من مجموعات مثل DSM-Firmenich. ومع ذلك، سيتطلب إنشاء شبكات الزراعة والتوريد المخصصة استثمارًا وخبرة ووقتًا.
• الاندماج في سلاسل القيمة الحالية: يجب أن تكون البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات متوافقة مع تقنيات المعالجة الحالية. بدأت الشركات الموردة للمعدات مثل GEA Group في تقييم كيفية تكAdapt نظامها للتعامل مع المواد الحيوية الجديدة، لكن تحسين العملية لهذه البوليمرات المحددة لا يزال في مراحله المبكرة.
• عدم اليقين في السوق ومخاطر الاستثمار: باعتبارها تقنية ناشئة، يواجه القطاع عدم اليقين بشأن قبول المستخدم النهائي، ومعايير الأداء، والجدوى على المدى الطويل مقارنة بالبوليمرات الحيوية المعمول بها. هذا جعل بعض المستثمرين وشركاء سلسلة الإمداد حذرين، مما بطأ من وتيرة التوزيع التجاري.

على مدى السنوات القليلة المقبلة، ستعتمد التقدمات في القطاع على الابتكارات في تكنولوجيا الزراعة، وتوجيهات تنظيمية أوضح، وتشكيل شراكات متخصصة في سلسلة التوريد. سيكون من المحتمل أن تكون الشركات الرائدة هي التي تملك خبرة في التخمير الميكروبي والبوليمرات الخاصة ذات القيمة العالية، مستفيدة من التعاون مع الشركات المصنعة للمعدات والهيئات التنظيمية للتغلب على هذه المخاطر وتمكين الاستخراج على نطاق صناعي.

التوقعات المستقبلية: تحليل السيناريو حتى عام 2030

يستعد مشهد استخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات لتحولات هامة حتى عام 2030، مدفوعًا بالتقدمات في التكنولوجيا الحيوية الفطرية، والإلزامات المتزايدة بالاستدامة، والطلب الصناعي المتطور على المواد الحيوية الجديدة. اعتبارًا من عام 2025، لا تزال تقنيات الاستخراج تقتصر غالبًا على أبحاث الأكاديمية وعمليات النطاق التجريبي، لكن ستة أحداث رئيسية ومعالم تطويرية تشير إلى انتقال نحو التسويق في القريب العاجل.

تطور ملحوظ واحد هو زيادة التعاون بين شركات التكنولوجيا الحيوية والمؤسسات الأكاديمية لتحسين زراعة البوليمرات الحيوية المستخرجة من الأشنات. قامت Novozymes، الرائدة عالميًا في التكنولوجيا الحيوية الصناعية، بتوسيع قدراتها في منصة الفطريات، والتي يمكن أن تُستغل للإنتاج الواسع النطاق للمواد الحيوية الجديدة، بما في ذلك تلك التي من الأشنات. بالمثل، قامت DSM بوضع استراتيجيات لتنويع محفظة البوليمرات الحيوية من خلال استكشاف مصادر ميكروبية غير تقليدية، مما يعكس الاهتمام المتزايد في الأشنات.

في جانب هندسة العمليات، قدمت شركات مثل Eppendorf وSartorius أنظمة مفاعلات بيولوجية模块ية مع مراقبة متقدمة للعمليات، والتي تُعتمد من قبل مجموعات البحث التي تعمل على زيادة الأعداد من الأشنات واستخراجها لاحقًا. تتيح هذه الأنظمة التحكم الدقيق في معايير نمو البوليمرات، وهو أمر ضروري لتحسين العائد ونقاء البوليمرات المستهدفة مثل البوليسكاريدات والجليكوبروتينات ومكونات المصفوفة الخارجية الجديدة.

فيما يتعلق بالتوقعات التنظيمية والسوقية، من المتوقع أن تسجل الاندفاع من أجل المواد المستدامة في الاتحاد الأوروبي وأمريكا الشمالية تسريع التبني. وضعت الاتحاد الأوروبي أهدافًا طموحة للمواد الحيوية في التعبئة والتغليف والنسيج بحلول عام 2030، مما يخلق بيئة مواتية للجهات الجديدة التي تستغل البوليمرات المستندة إلى الأشنات. من المتوقع أن تستفيد مشاريع العرض المبكر من التمويل بموجب برنامج “هورايزون أوروبا” للاتحاد الأوروبي ومبادرات مماثلة في الولايات المتحدة، يقودها وكالات مثل وزارة الطاقة الأمريكية.

بالنظر إلى المستقبل، تشير تحليلات السيناريو إلى أنه بحلول عامي 2027-2028، من المحتمل أن يقوم ائتلاف واحد على الأقل بإنشاء منشأة تجريبية مخصصة لاستخراج البوليمرات الحيوية المستندة إلى الأشنات، مع ظهور التطبيقات الصناعية الأولى—من المحتمل في الأفلام القابلة للتحلل أو الهيدروجيلات المتخصصة—بعد ذلك بوقت قصير. ستبقى التحديات الرئيسية تتعلق بالتوافر المستمر، والموافقة التنظيمية، والقدرة التنافسية من حيث التكلفة مقارنة بالبوليمرات الحيوية المعروفة مثل PLA أو PHA. ومع ذلك، مع تطوير الشركات الرائدة في توفير معدات العمليات وأشهر شركات التكنولوجيا الحيوية للابتكارات التكنولوجية المساعدة، يُعتبر القطاع في وضع جيد للنمو المتفجر حتى عام 2030.

المصادر والمراجع

• BASF
• الوكالة الأوروبية للمواد الكيميائية
• Novamont
• NatureWorks LLC
• Toyobo Co., Ltd.
• Sartorius AG
• Fraunhofer-Gesellschaft
• Thermo Fisher Scientific
• الهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية
• المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO)
• TÜV SÜD
• معهد المنتجات القابلة للتحلل (BPI)
• Evonik Industries
• البلاستيك الحيوي الأوروبي
• الهيئة الأوروبية
• Ecovative Design LLC
• Eppendorf SE
• DSM-Firmenich
• GEA Group
• الاتحاد الأوروبي

https://youtube.com/watch?v=_CC66cVIoFw