当干细胞“培育木材”投入商用
2024年12月16日,游客在江苏省扬州市江都区渌洋湖湿地公园“水上森林”游览
文/余江蔓
编辑/马琼
据英国《新科学家》周刊网站近日报道,荷兰初创企业新黎明生物公司(New Dawn Bio)在干细胞“培育木材”领域迈出了一大步。该公司的目标是,通过在装有糖水物质的大桶中培养树木细胞,实现比砍伐和加工真正的树木更高效地生产木材,减少对环境的影响。
干细胞“培育木材”技术此次突破性进展,标志着其向商业化应用迈出了关键一步。该技术若得以广泛且成熟地应用,将为全球木材产业带来革命性变化,有望为全球绿色经济发展注入新动力,推动可持续发展目标的实现。
培育技术取得长足发展
干细胞“培育木材”是一项创新生物技术,基本原理是利用植物干细胞的分化能力,通过人工控制其生长环境,使其分化成具有木材特性的细胞。由于干细胞具有自我复制和分化能力,能够在适当条件下转变为不同种类的细胞,如木材的组成部分——纤维素和木质素,科学家们在实验室中可以通过培育植物干细胞,模拟树木的自然生长过程,促使其形成类似天然木材的结构。
这一技术融合了干细胞生物学、植物学、组织工程学和材料科学等多学科的研究成果。最初,科学家们通过研究树木细胞分裂与分化的规律,探索如何在实验室中重现这一自然生长过程。20世纪末,生物技术的进步使得树木干细胞首次被成功提取,并在培养基中增殖。21世纪初,随着分子生物学与材料科学加快融合,科学家通过优化培养条件和引入生物刺激因子,实现了木质纤维的高效生成。
2018年,美国麻省理工学院研究团队首次提出利用植物干细胞培养木材的设想,并通过初步实验证明了植物细胞在特定培养条件下能够排列成类似木质纤维的结构。如今,荷兰新黎明生物公司再次取得重大技术突破,首次成功制造出木块,并计划通过完善商业模式、拓展融资渠道,赋能植物干细胞技术进一步开发及应用,最终实现“培育木材”的全球生产。
与传统林业相比,“培育木材”具有显著优势。首先是它的生产效率更高。相比需要数十年才能成材的自然树木,干细胞木材的生产周期可以大幅缩短,仅需几周或几个月即可获得可用木材。其次,“培育木材”更为环保。通过减少对自然森林的依赖,这项技术能有效降低砍伐森林带来的生态破坏和碳排放,符合全球对环境保护的需求。再次,培育过程能够精准控制木材的特性,避免传统加工中的浪费现象,从而提升资源利用效率,节约资源。最后,这一技术为建筑、家具制造等行业提供了可再生资源的解决方案,符合全球可持续发展目标。
尽管“培育木材”目前仍处于实验阶段,但随着技术的不断成熟和成本逐步降低,尤其是在可持续发展和环保意识日益增强的背景下,其商业前景十分广阔,有望成为未来木材市场的重要组成部分,甚至可能成为木材产业的主流,开辟出全新的市场空间。
推动全球木材市场变革
“培育木材”技术不仅能够提升生产效率、降低成本,还能促进木材生产的多元化和区域化,推动全球木材贸易更加绿色和高效。一旦该技术实现成熟商业化应用,将对全球木材市场的价格、供应链及贸易模式产生深远影响。
一是增强木材价格稳定性。传统木材生产往往依赖于天然森林资源,因这些资源的供应受到气候变化、森林管理政策、非法伐木等多种因素影响,木材价格常常出现剧烈波动。
2021年3月15日,在法国巴黎东南部的森林里,砍倒的橡树被拖走
与之相比,干细胞“培育木材”技术能够在短期内培育具有稳定供应能力的人工木材,从而大幅提升木材供应的可预测性和可靠性,有效缓解天然森林资源短缺或供应不稳定的问题。
此外,干细胞“培育木材”技术的广泛应用有望使木材生产更具弹性,增强全球木材市场在面对需求激增或供应紧张时的应变能力,推动全球木材市场向更加稳定和可持续的方向发展。
二是促进木材供应多元化。传统木材生产依赖天然森林资源,且多集中于少数产木国,这使得全球木材供应链易受到局部地区资源匮乏、环境问题或政策限制的影响。
干细胞“培育木材”技术的引入,能够使其他国家和地区更加自主地生产木材,特别是缺乏天然森林资源的国家或地区,从而打破其对特定产木国的依赖,使木材供应来源更加多样化和分散,增强供应链的灵活性和响应能力。本地化的木材生产还能显著降低运输成本,有效减轻环境影响,提升木材供应链的运作效率。
三是推动木材贸易模式转变。一方面,全球木材市场竞争格局可能发生改变。当前全球木材生产集中在森林资源丰富的国家和地区,如加拿大、俄罗斯、巴西和美国等,这些国家由于拥有广阔的天然森林资源,长期主导着木材出口市场。干细胞“培育木材”技术为非传统木材生产国减少进口依赖、增强出口竞争力,打破当前国际市场格局提供了机遇。
另一方面,国际贸易认证和监管可能出现调整。随着“培育木材”技术的普及,新的国际贸易认证标准可能产生,如“培育木材”质量、可持续性和环境影响等方面的标准。
助力全球可持续发展
当前,全球森林资源面临日益严峻的威胁,生态保护亟需可持续的创新解决方案。干细胞“培育木材”技术在保护环境、降低碳排放和促进生物多样性保护方面生态效益显著,能为全球森林资源的管理利用提供创新解决方案,并有效实现生态环境保护与经济社会发展的双赢目标,因此具有深远的战略意义。
生态效益方面,一是会减少森林砍伐。森林砍伐是全球环境问题中的重要议题,联合国粮农组织指出,森林砍伐带来了土地退化、生物栖息地丧失、气候变化加剧等一系列负面效应。干细胞“培育木材”技术无需占用大量自然资源或破坏原始森林,既减少了木材产业对自然资源的过度依赖,为全球木材供应提供可持续的绿色解决方案,也为全球森林资源的长期可持续管理开辟出新途径。
二是降低碳足迹。传统木材生产和运输过程产生的碳排放占全球碳排放总量中相当大一部分,干细胞“培育木材”不仅能在生产阶段降低碳足迹,避免森林砍伐导致二氧化碳大量释放,还能在木材的整个生命周期内发挥碳储存作用。这一技术还可实现本地化生产,能有效降低因长距离运输带来的碳排放。
三是保护生物多样性。生物多样性是地球生态系统稳定的基础。干细胞“培育木材”技术的应用能减少对森林的砍伐压力,保护动植物的自然栖息地,为生态系统提供更多的恢复时间和空间,提升其适应和应对外部变化的能力。
助力绿色经济发展方面,干细胞“培育木材”技术可为建筑、家具制造、造纸等行业提供可持续的原材料,有利于产业绿色发展。例如在绿色建筑领域,“培育木材”可实现对水泥、钢铁等传统建筑材料的有效替代,在减少碳足迹、提升能源利用效率的同时增加居住舒适度。
同时,干细胞“培育木材”技术的应用不仅能开辟全新的就业途径,涵盖生态工程师、森林管理专家和环保技术人员等岗位,还能带动相关产业发展。例如,随着木材生产效率的提升和产品质量的优化,木材加工行业也将迎来新的发展机遇,催生更多依赖技术支撑的岗位,如木材加工技师、质量控制专家和物流管理人员等。
(作者单位:中国国际问题研究院)