Белок из метана: опытное производство гаприна в Татарстане

«ТН-Биопротеин», дочерняя компания «Татнефти», готовила первую очередь опытного производства гаприна во втором квартале 2025 года. Площадкой стал Миннибаевский газоперерабатывающий завод в Альметьевском районе Татарстана. Руководитель проекта Ригель Хакимов обозначил мощность опытной установки до тысячи тонн кормового белка в год. Последующий крупный завод предполагал выпуск свыше 30 тысяч тонн ежегодно: это отдельный план развития, а не достигнутый объём.

Расчётное годовое потребление газа для двух масштабов составляло соответственно 4,2 млн и 124 млн кубометров, площадь застройки — до 1,4 и более пяти гектаров. По оценке начальника управления Урала Камалова, 92% оборудования имело отечественное происхождение. Ферментеры изготовил «Завком», теплообменники — Бугульминский механический завод. Технология предусматривает непрерывное выращивание микроорганизмов с подачей метана, кислорода, воды и минерального питания. После отделения биомассы часть воды возвращается в процесс, а сгущённый продукт высушивается до порошка. На опытной площадке предстояло отработать технологию перед следующим масштабом производства.

Лабораторная установка и промышленное оборудование

«Завком-Инжиниринг» поставил установку для получения микробного белка из природного газа в лабораторно-учебный центр «Гипробиосинтеза» в 2022 году. Центр расположен в Московской области. Комплект работ включал проектирование технологической части, автоматизацию, поставку оборудования и монтаж его обвязки. Затем следовали шефмонтаж, пусконаладка и обучение технологического персонала заказчика. Таким образом, поставка охватывала подготовку установки к работе вместе с передачей самого оборудования.

Генеральный директор «Гипробиосинтеза» Павел Нюньков связывал использование насосов, контрольно-измерительных приборов, реактора и ёмкостей с отработкой режимов и моделированием процесса. В отзыве, опубликованном поставщиком 17 марта 2025 года, он также говорил о продолжающемся сотрудничестве и строительстве следующего опытно-промышленного производства в одном из регионов России. Регион в этом сообщении не назван. Лабораторно-учебный объект 2022 года и следующая площадка относятся к разным этапам работы разработчика, с различными задачами оборудования и освоения процесса.

Стандартизация гаприна

Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН участвовал в подготовке стандарта для белковой кормовой добавки на основе метанокисляющих бактерий. Сведения о завершении этой работы центр опубликовал 1 апреля 2024 года. В разработке участвовали технический комитет ТК 326, технологическая платформа «БиоТех2030» и «Гипробиосинтез». Научная организация и технологический разработчик работали над документом, посвящённым конкретному типу кормового продукта — биомассе бактерий, использующих природный газ.

ФИЦ Биотехнологии РАН относит начало отечественных исследований кормового белка из природного газа к 1960-м годам, а создание опытных производств — к 1980-м. Серийные заводы, по исторической справке центра, тогда не были построены; новый интерес к технологии появился к началу 2000-х. Разработка стандарта проходила в рамках работы Центра компетенций НТИ «Молекулярная инженерия в науках о жизни». К экспертизе привлекались «Биопрактика», «Биофорте-Лаб», НПО «Биосинтез», Союз производителей пищевых ингредиентов, «ИмпактБио» и ФИЦ животноводства имени Л.К. Эрнста. Ранее требования к производству гаприна в стране регламентировались техническими условиями. Новый национальный документ был посвящён белковой кормовой добавке на основе метанокисляющих бактерий.

Показатели готового продукта

ГОСТ Р 71301-2024 введён в действие 1 апреля 2024 года. Готовая добавка представляет собой инактивированные и высушенные клетки метанокисляющих и сопутствующих гетеротрофных бактерий. Показатели белка в документе установлены с указанием основы измерения: сырого протеина требуется не менее 70%, а белка по Барнштейну — не менее 63% в пересчёте на сухое вещество.

• Массовая доля воды — не более 10%.
• Зола — не более 10% сухого вещества.
• Липиды — не более 14% сухого вещества.
• Сальмонеллы должны отсутствовать в пробе массой 25 граммов; токсичность не допускается.

Стандарт предусматривает приёмку партиями, документ о качестве, порядок испытаний и повторной проверки при неудовлетворительном результате. Для ряда показателей безопасности установлены периодические испытания не реже одного раза в квартал. На упаковке указывают изготовителя, продукт и номер партии. Условия хранения: от −30 до +25 °C при относительной влажности не более 75%; срок годности устанавливает изготовитель. В разделе требований безопасности продукт обозначен как аллерген. Эти характеристики относятся к условиям стандарта и не заменяют проверку конкретной партии.

Какие микроорганизмы исследуют для производства белка

Руслан Сулейманов в исследовании 2020–2025 годов изучал новые метанотрофные бактерии как потенциальные продуценты кормового белка для аквакультуры. Работа выполнена в лаборатории молекулярной экологии и филогеномики бактерий Института микробиологии имени С.Н. Виноградского ФИЦ Биотехнологии РАН. Автореферат 2025 года объединяет несколько направлений: поиск быстрорастущих культур, получение биомассы с каротиноидами и выращивание микроорганизмов на средах, сходных по составу с морской водой.

Новые изоляты относятся к родам Methylococcus, Methylomonas и Methylomarinum. Для них определены полные последовательности геномов, размещённые в базе GenBank. Исследователи сравнивали рост культур в периодическом режиме и при непрерывном культивировании в биореакторе, оценивая пригодность новых изолятов для получения кормового белка. Среди исследованных представителей Methylomonas были культуры, синтезирующие каротиноиды, и непигментированный штамм. Выделенный из осадков реки Чернавки у озера Эльтон штамм Ch1-1T относится к солелюбивым метанотрофам. В опытах он поддерживал устойчивый рост при непрерывном культивировании на среде с солевым составом, близким к морской воде. Автор рассматривает такие культуры как основу дальнейших исследований получения белка в условиях дефицита пресной воды. Работа посвящена характеристикам исследовательских культур; применение перечисленных штаммов на татарстанской площадке в ней не установлено. Отбор продуцента, его состав и условия выращивания остаются отдельными характеристиками каждой технологии.

Подача газа в культуру

Ичэн Ма (Yicheng Ma), Тао Лю (Tao Liu), Чжигуо Юань (Zhiguo Yuan) и Цзяньхуа Го (Jianhua Guo) исследовали мембранную подачу метана для получения микробного белка. Их работа опубликована в журнале Water Research в 2024 году. Метан поступал через половолоконную мембрану, а микроорганизмы росли во взвешенном состоянии. Такая конструкция совмещала подачу газового сырья с возможностью отбора биомассы из суспензии. Исследователи рассматривали перенос слаборастворимого в воде метана как одну из технологических задач процесса.

В течение 312 дней они меняли три параметра: соотношение нагрузок по метану и аммонию, соотношение кислорода и метана и время удерживания биомассы. Наибольший выход белка получен при четырёх граммах метана на грамм аммония, четырёх граммах кислорода на грамм метана и удерживании биомассы четыре дня. Для этих условий авторы привели выход 1,36 грамма белка на грамм метана и 5,05 грамма на грамм азота. Содержание белка достигало 67%, а использование метана и аммония приближалось к 100%. Незаменимые аминокислоты составляли более 42% аминокислотного состава. Все эти величины характеризуют исследованную установку и выбранные режимы, а не производственные показатели гаприна в Татарстане.

Отдельные мембраны для метана и воздуха

В следующей работе той же группы, доступной с 15 мая 2025 года, использовался двухмембранный биоплёночный реактор. Метан и воздух подавались раздельно через половолоконные мембраны. Микроорганизмы формировали биоплёнку, которую периодически снимали для получения продукта. Исследователи сравнивали подачу воздуха через волокна с открытыми и закрытыми концами, а также еженедельный отбор 20% и 50% биомассы.

В аннотации продолжительность работы обозначена как 240 дней. Использование метана достигало 100%, выход белка — 0,49 грамма на грамм метана. Доля белка в биомассе составляла 50,2%, производительность по биомассе — 506 миллиграммов на литр в сутки. При открытых концах воздушных волокон скорость получения белка была в 1,5 раза выше, чем при закрытых. Собранную биомассу подвергали сублимационной сушке и проверяли свойства полученного порошка, включая растворимость и устойчивость эмульсии. Такие измерения относятся к обработанному экспериментальному продукту. Реактор с прикреплённой биоплёнкой отличается от предшествующего варианта со взвешенными клетками; показатели двух опытов получены при собственных конструкциях, нагрузках и способах сбора биомассы. Их нельзя использовать как паспортные данные татарстанского производства.

Испытания в кормах для форели

Д.А. Ранделин и соавторы в 2024 году опубликовали результаты кормового опыта на радужной форели в установке замкнутого водоснабжения Волгоградского государственного аграрного университета. В четыре группы включили по сто рыб с начальной массой 50–55 граммов. Опыт продолжался 60 дней. Контрольная группа получала исходный рацион, а в трёх остальных гаприн заменял 25%, 50% и 75% рыбной муки. Эти проценты относятся к замене рыбной муки, а не к доле добавки во всём комбикорме.

Корма изготовило волгоградское ООО «Инновация». Их составы различались, в том числе по содержанию протеина и жира. Авторы оценивали рост, использование корма и сохранность рыбы. В заключении они выделили варианты с заменой половины и трёх четвертей рыбной муки как перспективные по ростовым показателям в условиях опыта. Сохранность во всех группах составила 98%; потери исследователи связывали с механическими повреждениями при обращении с рыбой. Эти результаты относятся к изученным рационам и условиям замкнутого водоснабжения. В публикации не исследовались партии татарстанского продукта 2025 года. Отдельные показатели кормового коэффициента в тексте опыта не дают основания приписывать всем вариантам его улучшение относительно контроля.

А. Руис (A. Ruiz) и соавторы исследовали другой метанотрофный ингредиент — Унипротеин Аква (Uniprotein Aqua) компании Унибио (Unibio). Результаты опубликованы в Aquaculture в 2023 году. Молодь радужной форели с начальной массой 11,3 грамма получала экспериментальные рационы в течение 83 дней. Пять вариантов предусматривали замену от нуля до 100% рыбной муки. При этом сама рыбная мука занимала только часть исходного корма: полная замена соответствовала 15% нового ингредиента во всём рационе.

Промежуточные уровни включения составляли 3,75%, 7,5% и 11,25% корма. Рационы рассчитывались на содержание сырого протеина 42% и сырого жира 21%. Для производства ингредиента применялась замкнутая ферментационная технология с использованием метана. В группе полной замены конечная средняя масса составила 183,4 грамма; в остальных вариантах она находилась между 191,3 и 201,2 грамма. Оценка по регрессионной модели дала уровень замены рыбной муки 41,7% в рамках этого опыта. Это расчётная характеристика конкретного исследования, а не универсальная норма для форелевых хозяйств. Вид рыбы совпадал с волгоградским опытом, но исходная масса, составы кормов, длительность и исследованный продукт были другими. Сопоставлять проценты замены следует с учётом этих условий.

Опыт на поросятах после отъёма

Метанотрофный белок изучали и в рационах поросят. М.С. Хедеманн (M.S. Hedemann) и соавторы опубликовали исследование в журнале Animal в 2023 году. Животных распределили между четырьмя вариантами корма с включением 0%, 3%, 6% и 10% микробного белка. Он заменял рыбную муку и затем картофельный белок. Экспериментальные рационы давали первые 15 дней после отъёма; с 16-го по 43-й день все группы получали обычные коммерческие корма в двух возрастных фазах.

Рост и потребление корма учитывали по сдвоенным станкам. На пятнадцатый день по десять животных из каждого варианта отобрали для исследования кишечника. Включение 6% ингредиента в корм, соответствовавшее 22% всего сырого протеина рациона, не сопровождалось отрицательным влиянием на прирост и кормовой коэффициент в выводах авторов. Наибольший кормовой коэффициент наблюдался при 10% добавки; различие по этому показателю было статистически значимым. Снижение суточного прироста в этой группе имело характер тенденции с P = 0,09. После перехода на общие коммерческие рационы влияние предшествующего кормления на рост не выявлялось. Вывод касается изученного ингредиента и раннего периода после отъёма.

Выход на рынок и освоение мощности

Калиста (Calysta) 31 января 2024 года объявила об одобрении белка ФидКайнд (FeedKind) для кормов аквакультуры в Китае. По сообщению компании, Министерство сельского хозяйства и сельских дел страны разрешило его использование в кормах для рыбы и креветок после оценки продукта. Это сообщение касалось указанных направлений аквакультуры, а не любого применения микробного белка в животноводстве. Продукт выпускает Калиссео (Calysseo), совместное предприятие Калисты и Адиссео (Adisseo).

Первая площадка совместного предприятия находится в Чунцине. На момент объявления она уже производила белок, а поставки первым клиентам предполагалось организовать через китайскую сбытовую сеть Адиссео. Микроорганизм в процессе ферментации использует метан для получения кормового ингредиента. Калиста позиционировала продукт как альтернативу растительным и животным источникам белка для аквакультуры. Производственная площадка, одобрение определённого использования и подготовка каналов продаж в январском сообщении были самостоятельными элементами выхода продукта на рынок. Формальный документ китайского ведомства здесь не подменяется оценками производителя.

Адиссео сообщила 30 августа 2024 года, что первые продажи ФидКайнд с поставкой покупателям состоялись в апреле того же года. Компания также отметила улучшение операционных показателей площадки Калиссео в Чунцине в последних пяти испытаниях. Значения этих показателей в сообщении не приведены. Поэтому число испытаний не определяет достигнутый объём производства или степень загрузки предприятия.

На эту дату чунцинская установка сохраняла статус демонстрационного объекта на стадии исследований и освоения технологии. Выход на полную мощность занимал больше времени, чем первоначально планировали партнёры. Проекту требовалась финансовая поддержка обеих сторон; Адиссео продолжала наблюдение за его развитием и скорректировала справедливую стоимость соответствующей инвестиции. Отдельная сумма корректировки для этого проекта в приведённом сообщении не указана. Апрельские первые поставки, августовская оценка освоения и ожидание полной мощности относятся к разным стадиям коммерческого производства, описанным самим участником совместного предприятия.

Экологические расчёты для другого источника метана

Эва Мартинес-Ибаньес (Eva Martínez-Ibáñez) и соавторы в 2025 году исследовали экологические характеристики получения микробного белка из биометана рыбоперерабатывающих отходов. Работа в ACS Sustainable Chemistry & Engineering использует предварительную оценку жизненного цикла. Исходные лабораторные данные масштабированы до расчётного промышленного процесса в Испании. В него входят подготовка отходов, анаэробное сбраживание, очистка биогаза, выращивание микроорганизмов, отделение и сушка биомассы. Потребление электроэнергии моделировалось с учётом испанской энергосистемы. Отходы и установка переработки считались территориально совмещёнными, поэтому транспорт между ними исключили. Строительство и вывод оборудования из эксплуатации также находились за границами расчёта.

Базовый вариант сочетал производство белка с получением биоудобрения. Альтернативные сценарии предусматривали использование избыточного биометана как сетевого газа, получение тепла и электричества либо возврат этой энергии во внутренние процессы. Исследователи учитывали замещение обычных удобрений и энергетических продуктов, а также проверяли чувствительность результата к источнику электричества и способу распределения воздействий между сопродуктами. Выбор этих условий влиял на итоговые экологические показатели. Авторы отмечали неопределённость промышленного масштабирования, недостаток фактических данных будущей установки и зависимость оценки от исходных допущений. Модель касается биометана из отходов и расчётной технологической цепочки. Она не измеряет выбросы татарстанского предприятия, использующего природный газ, и не устанавливает для его гаприна готовое значение углеродного следа.