Världens första B2B-marknadsplats för odlat kött: Läs meddelande

Återanvändbar vs Engångsbioprocessering: Jämförelse av Hållbarhet

Reusable vs Single-Use Bioprocessing: Sustainability Comparison

David Bell |

När man producerar odlat kött är valet mellan återanvändbara och engångsbioprocessystem en viktig beslutspunkt. Varje alternativ har sina egna fördelar och utmaningar, särskilt när det gäller kostnad, skalbarhet och resursanvändning. Här är en snabb översikt:

  • Återanvändbara system: Tillverkade av rostfritt stål, kräver de en hög initial investering men sprider kostnaderna över tid. Rengörings- och steriliseringsprocesser kräver betydande energi och vatten, men de genererar mindre avfall och kan återvinnas efter långvarig användning.
  • Engångssystem: Tillverkade av polymerer, är dessa försteriliserade och kasseras efter användning. De minimerar rengöringsbehov, minskar vatten- och energiförbrukning och erbjuder flexibilitet för mindre satser eller frekventa produktbyten. Dock producerar de mer plastavfall och är beroende av specialiserade bortskaffningsmetoder.

Snabb Jämförelse:

Kategori Återanvändbara System Engångssystem
Initial Kostnad Hög (utrustning, infrastrukturuppgraderingar) 50–66% lägre (enklare installation)
Löpande Kostnader Hög (rengöring, arbetskraft, stillestånd) 20–30% lägre (ingen rengöring behövs)
Energi/Vattenanvändning Hög (CIP/SIP-processer) Upp till 87% mindre vatten, 29% mindre energi
Avfall Skrotmetall, kemiska biprodukter Icke-återvinningsbart plastavfall
Skalbarhet Bättre för storskalig produktion Begränsad till mindre batchstorlekar
Flexibilitet Mindre lämplig för frekventa produktändringar Perfekt för varierade produkter/processer

Det bästa valet beror på produktionsskala, budget och avfallshanteringsmöjligheter.Många företag börjar med engångssystem för småskalig produktion och övergår till återanvändbara system när de växer. Plattformar som Cellbase kan hjälpa producenter att hitta rätt utrustning för sina behov.

Tredje webbinariet: Hållbarhet inom bioprocessering

Miljöpåverkan

Att titta på miljöavtrycket av återanvändbara jämfört med engångsbioprocessystem avslöjar några slående skillnader. Varje tillvägagångssätt har sina egna kompromisser, och odlade köttproducenter måste noggrant överväga dessa när de anpassar sig till sina hållbarhetsmål.

Energi- och vattenanvändning

Bioreaktorer i rostfritt stål kräver noggrann rengöring och sterilisering mellan produktionscyklerna. Detta innebär energikrävande clean-in-place (CIP) och steam-in-place (SIP) processer, som förbrukar betydande mängder ånga och vatten, vilket ökar den totala resursbelastningen [5].

Å andra sidan levereras engångssystem försteriliserade, vilket eliminerar behovet av sterilisering på plats. Detta kan leda till en dramatisk minskning av resursanvändningen, vilket minskar vattenförbrukningen med upp till 87% och energianvändningen med så mycket som 29% för en typisk process [8]. Dessutom bidrar den lättare och mer kompakta naturen hos engångskomponenter till lägre energibehov under drift [2]. Utöver dessa resursbesparingar varierar även koldioxidavtrycket för varje system avsevärt.

Koldioxidavtryck

Engångssystem erbjuder en tydlig operativ fördel genom att kringgå energikrävande sterilisering, vilket resulterar i ett lägre koldioxidavtryck under användning [2].Medan återanvändbara system vid första anblick kan verka mer miljövänliga, kan deras höga energikrav för rengöring och sterilisering över tid överväga koldioxidutsläppen från engångssystem [3].

Men engångssystem har en kompromiss: deras produktion är beroende av högpresterande polymerer, som har en högre inbäddad koldioxidkostnad. Till exempel förbrukar engångssystem 4,124 MJ energi under produktionen jämfört med 1,090 MJ för rostfria stålsystem [4]. Trots denna initiala påverkan är den totala energianvändningen för engångsprocesser ungefär hälften av traditionella system när man beaktar alla operativa stadier [4]. Rostfria stålbioreaktorer, som kan hantera runt 600 produktionscykler under sin livstid, sprider sina tillverkningsutsläpp över flera användningar.Ändå resulterar de upprepade rengöringscyklerna som krävs för dessa system i betydande operativa utsläpp [2]. Dessa koldioxidöverväganden leder naturligt till olika avfallshanteringsutmaningar.

Avfallshantering och Återvinning

Avfallet som genereras av dessa system belyser en annan viktig miljökontrast. Engångssystem producerar en stor mängd polymeravfall, främst flerskiktsplaster, som är svåra att göra sig av med. Klassificerade som biomedicinskt avfall kräver de ofta förbränning eller specialiserad avfallshantering, med begränsade möjligheter till återvinning [2].

Återanvändbara system genererar däremot avfallsströmmar som inkluderar kemiska biprodukter från rengöringsmedel och skrotmetall när utrustningen når slutet av sin livslängd [2].Medan rostfritt stål kan återvinnas, är återvinningsprocessen energikrävande, och det kemiska avfallet från upprepade rengöringscykler kräver noggrann hantering.

Återvinningsalternativen för engångsmaterial är fortfarande begränsade. Komplexiteten hos flerskiktsplast och potentiell kontaminering gör det utmanande att bearbeta dem effektivt [2]. Vissa tillverkare arbetar med återtagningsprogram och avancerade återvinningsmetoder, men deras räckvidd är fortfarande begränsad. I vissa fall kan förbränning för energiåtervinning eller pyrolys för att omvandla material till bränsle bidra till att minska miljöpåverkan [4]. Dessa lösningar räcker dock inte för att fullt ut hantera det storskaliga avfallsproblemet.

För Storbritannien-baserade odlade köttproducenter måste dessa miljöhänsyn också överensstämma med lokala avfallsregler och hållbarhetsmål.Plattformar som Cellbase kan hjälpa i denna process genom att koppla samman producenter med leverantörer som förstår de miljömässiga och tekniska implikationerna av olika bioprocessystem. Detta säkerställer att utrustningsvalen inte bara uppfyller operativa behov utan också följer regleringar. Att hantera dessa avfallsutmaningar kräver i slutändan en omfattande hållbarhetsstrategi som är i linje med produktionsmålen.

Kostnadsöverväganden

När odlade köttproducenter beslutar mellan återanvändbara och engångs bioprocessystem måste de se bortom prislappen. Den totala kostnaden - från initiala investeringar till löpande driftskostnader - spelar en avgörande roll i att forma beslut som passar inom budgetgränser och är i linje med produktionsmålen.

Kapitalutgifter (CapEx)

Återanvändbara system kommer med en rejäl initial prislapp.Att investera i rostfria bioreaktorer kräver inte bara själva utrustningen utan också ytterligare infrastruktur som CIP (Clean-in-Place) och SIP (Sterilise-in-Place) system, tillsammans med anpassningar av anläggningen för att rymma dessa fasta kärl [10]. Det är ett långsiktigt åtagande som innebär betydande förberedelser och resurser.

Å andra sidan erbjuder engångssystem en mer budgetvänlig ingångspunkt. Deras initiala kostnader är 50–66% lägre än återanvändbara alternativ [1], vilket gör dem särskilt attraktiva för nystartade företag eller företag som siktar på snabb implementering. Dessa system integreras sömlöst i befintliga arbetsflöden, vilket undviker behovet av dyra anläggningsuppgraderingar. Dessutom, eftersom engångskomponenter kommer försteriliserade, finns det inget behov av att investera i komplex steriliseringsinfrastruktur, vilket minskar de initiala kapitalbehoven.

För producenter av odlat kött i Storbritannien, där effektiv resursallokering är avgörande, kan denna tydliga skillnad i initiala kostnader starkt påverka valet av system.

Driftskostnader (OpEx)

Återanvändbara system medför återkommande kostnader som ackumuleras över tid. Rengöring, sterilisering, validering och underhåll kräver betydande mängder vatten, energi, kemikalier och kvalificerad arbetskraft [10]. Dessutom kan den stilleståndstid som krävs för dessa processer mellan partier minska produktiviteten och öka arbetskostnaderna.

Som kontrast minskar engångssystem driftskostnaderna med 20–30% [10]. Utan behov av rengöring och med snabbare partibyten minskar dessa system arbetskraftsbehovet och de totala driftskostnaderna för anläggningen. För startups som försöker hantera strama budgetar kan denna operativa effektivitet vara avgörande.

Avfallshantering och efterlevnadskostnader

Avfallshantering är ett annat område där kostnaderna varierar avsevärt mellan de två systemen, särskilt i Storbritannien, där strikta miljöregler och deponiskatter gäller.

Engångssystem genererar flerskiktsplastavfall, som ofta klassificeras som biomedicinskt. Detta kräver specialiserade bortskaffningsmetoder som förbränning, vilket kan vara dyrt. Även om vissa plaster kan förbrännas för att producera energi, beror genomförbarheten av detta på den lokala infrastrukturen [10].

Återanvändbara system producerar under tiden avfall som kemiska biprodukter från rengöringsmedel och metallskrot när utrustningen når slutet av sin livslängd. Även om rostfritt stål är återvinningsbart, bidrar den energi som behövs för återvinning till kostnaderna. Hantering av kemiskt avfall kräver också noggrann planering för att följa reglerna.

Med tanke på dessa utmaningar måste producenter av odlat kött i Storbritannien ta hänsyn till de höga bortskaffningskostnaderna för engångsplast och den energikrävande återvinningen av återanvändbara system.

För att navigera i dessa komplexiteter är det viktigt att arbeta med erfarna leverantörer. Cellbase:s specialiserade marknadsplats kopplar samman producenter med verifierade leverantörer som erbjuder transparent prissättning och vägledning om de totala livscykelkostnaderna för båda systemtyperna. Detta stöd hjälper inköpsteam att fatta välgrundade beslut anpassade till de specifika kraven för produktion av odlat kött.

Kostnadskategori Återanvändbara system Engångssystem
Initial CapEx Hög (utrustning, CIP/SIP-system, anläggningsuppgraderingar) 50–66% lägre (enklare installation, minimala uppgraderingar)
Löpande OpEx Hög (rengöring, energi, arbetskraft, stillestånd) 20–30% lägre (ingen rengöring, snabbare omställning)
Avfallshantering Kemiska biprodukter, energiintensiv återvinning Polymeravfall, specialiserade bortskaffningsmetoder
Regulatorisk efterlevnad Hantering av kemiskt avfall Biomedicinskt avfall, deponiskatteimplikationer

Dessa kostnadsjämförelser belyser behovet av att anpassa utrustningsvalen med både produktionsmål och hållbarhetsmål.En klar förståelse av dessa finansiella faktorer kan vägleda bättre inköps- och upphandlingsbeslut för odlade köttproducenter.

Skalbarhet och Flexibilitet

När odlat kött går in i kommersiell produktion blir det en prioritet att skala upp verksamheten och anpassa sig till föränderliga krav. Beslutet mellan återanvändbara och engångsbioprocessystem spelar en betydande roll i att avgöra hur väl producenter kan möta marknadens efterfrågan och justera produktionsprocesser.

Skalning för Tillväxt

Engångssystem används i nästan 85% av uppströmsprocesserna och är excellent för gradvis expansion. Dock är de vanligtvis begränsade till kärlstorlekar på upp till 2 000 liter. För större volymer förlitar sig producenter ofta på parallella enheter eller hybridsystem för att möta efterfrågan [2][6][8].Denna begränsning gör skalbarhet till en viktig faktor att överväga vid planering av produktionsökning.

Återanvändbara system, å andra sidan, är bättre lämpade för högvolyms, kontinuerlig produktion. Bioreaktorer i rostfritt stål kan hantera större satser och är designade för långvarig användning, förutsatt att de får rätt rengöring och underhåll [2][12]. Även om dessa system kräver mer infrastruktur för rengöring och sterilisering, erbjuder de kostnadsfördelar och operationell effektivitet över tid, särskilt i stor skala.

Flexibilitet i Produkter och Processer

Flexibilitet är lika viktigt som skalbarhet. Engångssystem är särskilt anpassningsbara, särskilt när man producerar en mängd olika odlade köttprodukter. Dessa system använder försteriliserade, engångsbehållare, vilket gör det möjligt för producenter att snabbt byta mellan produkter eller varianter.Denna setup minskar stilleståndstiden och minimerar risken för korskontaminering [6][7][11].

Återanvändbara system, i jämförelse, kräver omfattande rengöring mellan batcher, vilket kan vara både tidskrävande och resursintensivt [7][9][12]. Även om de är mycket effektiva för konsekvent, standardiserad produktion, kan frekventa produktbyten vara mindre effektiva med dessa system.

Experter rekommenderar ofta engångssystem för produktion i tidiga skeden, med övergång till återanvändbara eller hybrida setups när verksamheten skalar upp [7][12]. Hybrida modeller blir alltmer populära, och kombinerar flexibiliteten hos engångssystem för uppströmsprocesser med effektiviteten hos återanvändbara system för nedströmsoperationer. Denna metod hjälper till att optimera produktionsprestanda [6][12]. För odlade köttproducenter är faktorer som kärlstorlek, batchomloppstider, omställningstider och risker för korskontaminering kritiska när de planerar både omedelbara behov och långsiktiga tillväxtstrategier [2][6][8].

Cellbase stöder odlade köttproducenter genom att koppla dem till betrodda leverantörer som uppfyller dessa krav på skalbarhet och flexibilitet, vilket hjälper inköpsteam att anpassa sina utrustningsval till sina affärsmål.

Inköp och leveranskedjans implikationer

Beslutet mellan återanvändbara och engångsbioprocessystem har en stor inverkan på hur odlade köttproducenter skaffar utrustning och hanterar sina leveranskedjor.Varje alternativ har sina egna utmaningar, vilket kräver noggrant urval av leverantörer och efterlevnad av strikta standarder. Att hantera dessa utmaningar kräver riktade upphandlingsstrategier.

Upphandlingsutmaningar inom odlat kött

Att skaffa bioprocessutrustning för produktion av odlat kött innebär unika hinder. En av de mest kritiska faktorerna är att säkerställa GMP-efterlevnad, vilket garanterar att utrustningen uppfyller stränga tillverkningsstandarder. Utan detta riskerar producenter batchfel, förseningar eller till och med kostsamma återkallelser[12].

Till skillnad från traditionella biofarmaceutiska tillämpningar har produktion av odlat kött särskilda tekniska krav. Medan båda industrierna kräver steril, validerad utrustning, måste system för odlat kött också uppfylla livsmedelsklassade standarder, hantera större batchstorlekar och erbjuda kostnadseffektiv skalbarhet.Det finns ett starkare fokus på livsmedelssäkerhet, allergenkontroll och att tillgodose olika cellinjer och medieformuleringar[6][11].

Engångssystem, som är försteriliserade och redo för omedelbar användning, är starkt beroende av en stadig tillgång på specialiserade förbrukningsvaror och komponenter[2][4]. Å andra sidan introducerar återanvändbara system, såsom bioreaktorer i rostfritt stål, ytterligare komplexitet. Dessa bioreaktorer, med en livslängd på cirka 600 satser, kräver regelbundet underhåll, rengöringsmedel och reservdelar[2]. Detta skapar en mer invecklad leveranskedja med flera potentiella felpunkter.

Att förlita sig på icke-specialiserade leverantörer kan förvärra dessa utmaningar. Allmänna leverantörer kanske inte tillhandahåller validerad utrustning, vilket kan leda till bristande efterlevnad, förlängda ledtider eller otillräckligt tekniskt stöd. För att minimera risker bör producenter prioritera specialiserade plattformar som specifikt riktar sig till den odlade köttindustrin[6][12].

Hur Cellbase Stödjer Utrustningsupphandling

Cellbase

Specialiserade plattformar som Cellbase förändrar hur producenter av odlat kött hanterar upphandlingsutmaningar. Som den första B2B-marknadsplatsen exklusivt för sektorn för odlat kött, förenklar Cellbase anskaffningen av kritiska material och utrustning genom att koppla köpare med utvalda, verifierade leverantörer som förstår de unika kraven i denna industri.

Genom Cellbase kan företag få tillgång till ett brett utbud av specialiserad bioprocessutrustning, inklusive bioreaktorer, odlingssystem, sensorer, övervakningsverktyg, utrustning för nedströmsbearbetning och förbrukningsmaterial. Listorna är detaljerade med specifikationer för användningsfall - såsom kompatibilitet med ställningar, serumfria alternativ eller GMP-efterlevnad - vilket gör det enklare för köpare att snabbt identifiera rätt produkter.

Cellbase:s strikta verifieringsprocess säkerställer att endast validerade leverantörer och produkter presenteras, vilket avsevärt minskar de upphandlingsrisker som är förknippade med bristande efterlevnad eller undermålig utrustning. Detta tillvägagångssätt sparar köpare från att genomföra omfattande due diligence, medan plattformens transparenta prissättning eliminerar den osäkerhet som ofta är kopplad till sourcing av specialiserad utrustning.

Dessutom hjälper plattformens specifika expertis inom odlat kött och omfattande efterlevnadsdokumentation till att minska tekniska risker och säkerställa utrustningskompatibilitet. För producenter som väger mellan engångs- och återanvändbara system, Cellbase kopplar dem med leverantörer med erfarenhet av båda, samtidigt som de erbjuder värdefulla marknadsinsikter för att vägleda deras bioprocessstrategier.

Med tanke på den globala naturen av leveranskedjor för odlat kött, erbjuder Cellbase också fraktalternativ över hela världen, inklusive kylkedjelogistik för temperaturkänsliga material. Funktioner som en snabb utcheckningsprocess och direktmeddelanden med leverantörer effektiviserar ytterligare inköpsupplevelsen, vilket gör det enklare för företag att säkra den utrustning de behöver effektivt och med självförtroende.

Slutsats

Att välja mellan återanvändbara och engångs bioprocessystem för produktion av odlat kött är ingen enkel uppgift.Varje alternativ har sina egna kompromisser som måste vägas noggrant. Engångssystem, till exempel, undviker energin och vattenkraven för rengöring och sterilisering, vilket kan minska deras omedelbara miljöpåverkan. Men de genererar mer plastavfall och kan leda till högre driftskostnader över tid.

Å andra sidan, återanvändbara system i rostfritt stål kräver en stor initial investering och löpande underhåll. Men för storskalig, kontinuerlig produktion visar de sig ofta vara mer ekonomiska i det långa loppet. Dessa system kan också återvinnas i slutet av deras livslängd, även om återvinningsprocessen i sig kräver betydande energi. Beslutet handlar ofta om att balansera initiala kostnader med driftseffektivitet över tid.

Det rätta valet beror starkt på produktionskontexten.Till exempel kan en start-up som fokuserar på produktutveckling och småskalig produktion luta mot flexibiliteten och de lägre initiala kostnaderna för engångssystem. Samtidigt kan etablerade producenter med högvolymsproduktion finna återanvändbara system mer kostnadseffektiva och i linje med långsiktiga hållbarhetsmål. Faktorer som produktionsskala, batchfrekvens, anläggningsinfrastruktur och lokala avfallshanteringsmöjligheter spelar alla en roll i att avgöra den bästa passformen.

Försörjningskedjeöverväganden tillför också ytterligare ett lager av komplexitet. Engångssystem är beroende av en konsekvent tillgång på specialiserade förbrukningsvaror, medan återanvändbara system kräver tillgång till underhållsexpertis, rengöringsmedel och reservdelar. Båda tillvägagångssätten kräver partnerskap med GMP-kompatibla leverantörer som förstår de unika livsmedelsklassade och skalbarhetskraven för odlad köttproduktion.

Plattformar som Cellbase, den första B2B-marknadsplatsen dedikerad till den odlade köttindustrin, hjälper producenter att navigera dessa utmaningar. Genom att koppla dem till verifierade leverantörer av både återanvändbar och engångsutrustning, och erbjuda transparent prissättning och branschspecifika insikter, ger sådana plattformar företag möjlighet att fatta välgrundade beslut som överensstämmer med operativa och hållbarhetsmål.

I vissa fall kan en hybridstrategi vara den mest effektiva lösningen. Att använda engångssystem för pilotpartier och processutveckling, samtidigt som man övergår till återanvändbara system för storskalig produktion, gör det möjligt för producenter att behålla flexibilitet utan att offra långsiktig kostnadseffektivitet eller miljöansvar. Denna skräddarsydda strategi understryker vikten av kontextspecifik beslutsfattande för att främja den odlade köttindustrins hållbara tillväxt.

Vanliga frågor

Vilka är de miljömässiga för- och nackdelarna med återanvändbara vs engångsbioprocessystem i produktionen av odlat kött?

Återanvändbara och engångsbioprocessystem spelar olika roller i den miljömässiga landskapet för produktion av odlat kött.

Återanvändbara system kräver betydande energi och vatten för rengöring och sterilisering, vilket kan leda till ett högre koldioxidavtryck. Dock skapar de mindre avfall över tid, vilket gör dem till ett praktiskt val för storskalig, långsiktig produktion.

Engångssystem, å andra sidan, eliminerar behovet av omfattande rengöring och sterilisering, vilket sparar vatten och energi. Nackdelen är den betydande mängden plastavfall de producerar, vilket kan vara svårt att hantera. Den totala miljöpåverkan av dessa system beror på de material som används och hur effektivt avfallet hanteras.

Att välja mellan dessa system handlar ofta om faktorer som produktionsskala, kostnader och hållbarhetsmål. För odlade köttproducenter erbjuder plattformar som Cellbase skräddarsydda lösningar för att hitta rätt utrustning, vilket balanserar miljöhänsyn och operativa behov.

Vilka är kostnadsfördelarna med engångssystem jämfört med återanvändbara system för nystartade och etablerade producenter?

Beslutet mellan engångs och återanvändbara bioprocessystem beror på de specifika behoven och produktionsskalan.

Engångssystem är ofta ett förstahandsval för nystartade företag. Varför? De kräver en mindre initial investering, eliminerar besväret med rengöring och sterilisering, och är snabbare att sätta upp. Dessa fördelar gör dem till ett praktiskt val för mindre skala eller tidig tillverkningsfas.

Tvärtom, återanvändbara system utmärker sig i större skala. Även om deras initiala kostnader är högre, kan deras hållbarhet och förmåga att återanvändas leda till bättre kostnadseffektivitet på lång sikt, särskilt när produktionsvolymerna är betydande. Att besluta vilket system som ska användas innebär i slutändan att väga faktorer som produktionsstorlek, avfallshanteringsöverväganden och övergripande operativa mål.

Vilka är avfallshanteringsutmaningarna med engångssystem, och hur hanteras de?

Engångsbioprocessystem erbjuder bekvämlighet och skalbarhet, men de har en stor nackdel: den enorma mängden plastavfall de producerar. Mycket av detta avfall är svårt att återvinna eftersom det ofta är kontaminerat med biologiska material, vilket väcker allvarliga miljöproblem.

För att hantera dessa utmaningar arbetar företag med lösningar som skapa biologiskt nedbrytbara material, utveckla återvinningstekniker och införa avfall-till-energi-program. Vissa organisationer förfinar också sina processer för att använda färre material från början, vilket minskar avfallet vid källan. Dessa initiativ syftar till att kombinera praktiken av engångssystem med en mer miljömedveten strategi för att hantera avfall.

Relaterade Blogginlägg

Author David Bell

About the Author

David Bell is the founder of Cultigen Group (parent of Cellbase) and contributing author on all the latest news. With over 25 years in business, founding & exiting several technology startups, he started Cultigen Group in anticipation of the coming regulatory approvals needed for this industry to blossom.

David has been a vegan since 2012 and so finds the space fascinating and fitting to be involved in... "It's exciting to envisage a future in which anyone can eat meat, whilst maintaining the morals around animal cruelty which first shifted my focus all those years ago"