Una compañía danesa está usando metano como materia prima para las proteínas de una sola célula. El resultado: una fuente de proteína sostenible que es comparable con la harina de pescado de alta calidad. Los datos de varios ensayos clínicos muestran claramente los beneficios. Ahora está a todo vapor con la ampliación y la ruta hacia el mercado.
Se necesita más alimento para alimentar a la creciente población humana, y la presión para usar ingredientes convencionales como la soja o la harina de pescado es cada vez mayor. Por eso, un número cada vez mayor de empresas de piensos o empresas incipientes están buscando otras formas más sostenibles de producir proteínas que puedan servir como ingredientes de piensos. A menudo la idea detrás de estos nuevos tipos de proteína es «disociar» la producción ganadera del uso de la tierra. Esto significa que para cultivar los ingredientes de los piensos no se necesita ninguna tierra cultivable, sólo una pequeña parcela de terreno para los sitios de producción, la tecnología y los insumos como la energía, el oxígeno y el agua. Al mismo tiempo, estamos tratando con materiales de desecho de la industria alimentaria y petrolera, por ejemplo.
Piense en los casi 140.000 millones de metros cúbicos de gas natural que se queman y ventilan anualmente por la industria petrolera. Más a menudo, la demanda de proteínas y el problema de los residuos se benefician de trabajar juntos y se puede crear un modelo de negocio inteligente a partir de ello, como los insectos que se alimentan de los residuos de alimentos. Otro buen ejemplo de esto es la producción de proteína microbiana. Ésta se produce mediante la multiplicación de bacterias en un recipiente de reactor utilizando insumos como el metano, el dióxido de carbono u otra fuente de energía. Unibio, en Dinamarca, está haciendo justamente eso, utilizando cuatro tipos de bacterias que convierten el metano en un valioso ingrediente para la alimentación.
Imitando el entorno de un lago
Nos reunimos con Ina Karlshøj Julegaard, nutricionista de animales y Michael Jensen, jefe comercial de esta empresa en sus oficinas, situadas en el campus de la Universidad Técnica de Dinamarca en Lyngby. Nos explicaron lo que implica su tecnología y su visión sobre la alimentación animal. La actividad principal de Unibio es la tecnología de fermentación que da como resultado directo la producción de proteína microbiana. Lo hacen utilizando metano, incluido en el gas natural como «fuente de alimentación» para las bacterias. El gas natural contiene alrededor de 89-95% de metano. «La conversión del metano en biomasa (proteína) es un proceso natural. Piensa en un lago donde las hojas y los peces muertos caen al fondo del lago. Con el tiempo, el material se descompone y se produce gas natural, con alto contenido de metano. La bacteria Methylococcus capsulatus, que se da de forma natural en la naturaleza, utiliza el metano como fuente de alimentación, luego se multiplica y se hace rica en proteínas. En última instancia, los peces y otros animales del lago comerán estas bacterias como fuente de proteínas», explica Jensen. Los daneses están imitando este fenómeno natural en un entorno industrial. En un fermentador patentado U-Loop® (ver cuadro y Figura 1), se añade gas natural, nitrógeno y oxígeno a las bacterias para formar el producto final llamado Uniprotein®. Jensen: «En nuestro laboratorio tenemos un pequeño fermentador y aquí podemos jugar para encontrar la mejor densidad de oxígeno y pH por ejemplo. Para crear la proteína microbiana, también se utilizan otras bacterias no OMG. La bacteria Methylococcus capsulatus sólo puede alimentarse de metano. El 5-11% restante de los gases son un poco más complicados de convertir. Por eso las bacterias tipo Ralstonia sp, Aneurinbacillus danicus y Bacillus firmus también se añaden al fermentador».
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60 metros de fermentación La tecnología patentada U-Loop® es una estructura de tubo vertical que proporciona condiciones de crecimiento óptimas para la bacteria. Es una forma más eficiente y rápida de fermentar que los biorreactores horizontales convencionales. En los fermentadores tradicionales con agitación hay problemas para conseguir burbujas suficientemente pequeñas (gran superficie de gas), y hay un gran desperdicio de energía debido a la ineficiente agitación del líquido a granel. Además, hay problemas con el enfriamiento cuando se aumenta la escala. La proteína microbiana se fabrica en el fermentador U-Loop® añadiendo varios ingredientes juntos (Figura 1), oxígeno puro para un proceso de fermentación de oxigenación y amoníaco como fuente de nitrógeno. Además de estos sustratos, el cultivo de bacterias requiere agua, fosfato y varios minerales. Después de unos meses, las bacterias han tenido tiempo suficiente para alimentarse de la entrada y la sustancia proteica microbiana se cosecha (se retira del fermentador). Esta mezcla pasará a un proceso posterior en el que se elimina el agua mediante un separador. Esto es para aumentar la biomasa. La mayor parte del agua se devuelve al U-Loop® para su reciclaje. Además, el CO2 que se produce se libera del sistema. El último paso es la homogeneización, el tratamiento térmico y el secado por aspersión de ciclón para eliminar el caldo proteínico viscoso y devolver la biomasa en gránulos proteínicos homogéneos y fáciles de digerir que contienen aproximadamente un 70% de proteína (94% de materia seca). |
Figura 1 – El concepto de producir proteína microbiana usando el fermentador U-Loop®.
(haga clic aquí para ver una versión ampliada de la figura)
Las mascotas y los cerdos son mercados interesantes
La proteína que se produce al hacer que las bacterias se «alimenten» del metano es comparable con la harina de pescado de alta calidad cuando observamos la composición de aminoácidos, por ejemplo. «Cuando explicamos el producto a los clientes, pueden relacionarse fácilmente con los beneficios nutricionales de la harina de pescado», dice Karlshøj Julegaard. Explica además que en los últimos años, Unibio se ha centrado en explicar su visión y misión en relación con su producto. «Pero ahora es el momento de profundizar y centrarse más en lo que nuestros productos hacen en los animales de granja. Al final queremos producir un ingrediente para piensos que sea económicamente interesante para el agricultor y que también tenga efectos nutricionales y de promoción de la salud para el animal», dice Karlshøj Julegaard. Por lo tanto, los científicos han invertido mucho tiempo y esfuerzo en ensayos de alimentación en aves de corral, salmón, cerdos, mascotas y también en visones. Según Karlshøj Julegaard, la industria de los alimentos para mascotas también es un mercado interesante. «La sostenibilidad es un gran tema en los alimentos para mascotas y vemos más productos de base vegetal y sostenibles que entran en el mercado de las mascotas». Al mismo tiempo, el sector porcino también es un mercado muy interesante para nosotros, ya que los lechones requieren proteínas de alta calidad. En otros ensayos con cerdos, también vimos una gran mejora en el crecimiento general y en la FCR, a favor de nuestra fuente de proteína (Tabla 1). Pero como el producto se presenta como un excelente sustituto de la harina de pescado, el sector de la acuicultura es sobre todo un sector muy interesante. Las proteínas de alta gama son interesantes para su uso en productos de alta gama como el salmón. En el cuadro 2 se pueden ver algunos ensayos en salmón. Los ensayos en salmón mostraron resultados interesantes al promover el sistema digestivo y, por lo tanto, reducir la enteritis en este tipo de animales. Unibio está trabajando con varias universidades para continuar las pruebas de alimentación. «Las estadísticas profundas son importantes para nosotros. Se trata de una proteína de alta gama con un promedio del 70% de proteína bruta, una composición ideal de aminoácidos, un valioso perfil de ácidos grasos y rica en vitaminas B. El producto es más caro que la harina de soja, por ejemplo. Por lo tanto, es aún más importante respaldar las afirmaciones de nuestro producto con datos sólidos», dice Karlshøj Julegaard.
Desde el laboratorio hasta la escala industrial
Así que con todos estos prometedores resultados de las pruebas, Unibio parece estar listo para el mercado con su innovador producto proteínico. «Sí, lo estamos y realmente queremos impulsar el producto ahora y hacer saber a los nutricionistas sobre las cualidades nutricionales. Y estamos recibiendo pedidos mientras hablamos», explica el CCO Michael Jensen. Pero se necesita capacidad para producir suficientes volúmenes, ya que el mercado de la alimentación animal se basa en los volúmenes. Para satisfacer la demanda del mercado, Unibio ha crecido a un ritmo saludable en los últimos dos años. «Con nuestro proceso de fermentación no se debe escalar demasiado rápido, de lo contrario, se tendrán problemas y se perderá el control de la fermentación. El truco está en escalar por un factor de 20-25 como máximo cada vez. Nuestra planta de demostración cerca de las oficinas tiene una capacidad de aproximadamente 100 litros. La planta de demostración de Kalundborg (inaugurada en 2016) tiene una capacidad de aproximadamente 2.000 litros», explica Jensen. Ahora es el momento de volverse industrial para los daneses. Una nueva planta a escala industrial estará en funcionamiento a finales de 2018 (cerca de los países bálticos, la ubicación exacta no ha sido revelada todavía por la empresa). Esta planta que está siendo construida por un contratista con licencia tendrá una capacidad aproximada de 4 x 50.000 litros (cuatro bucles en U). Se trata de colocar las plantas donde la materia prima – el gas natural – está disponible. Cerca de los países bálticos, hay mucho gas natural, por ejemplo.
Próximos pasos: Productos a medida
Karlshøj Julegaard y Jensen confían en que las proteínas microbianas forman parte de una agricultura sostenible. E incluso ven potencial en el mercado de la alimentación humana y la industria farmacéutica. Las bacterias utilizadas ahora son las cepas salvajes. Pero imaginemos que las bacterias pueden ser modificadas para producir productos finales más hechos a medida, como las enzimas, adecuadas para una industria específica. Esto todavía está lejos, así que por el momento, Jensen afirma que el «pan y la mantequilla» del producto se encuentra en el mercado de la alimentación animal. «La demanda mundial de piensos está aumentando. Junto con el aumento de la presión sobre los precios de las materias primas como la harina de pescado y el aumento de la presión sobre el uso de la tierra para los cultivos de piensos, soluciones innovadoras como la de Unibio son muy necesarias». La empresa también ve posibilidades de hacer que las aplicaciones de los piensos estén más adaptadas a especies animales específicas. Esto puede ser interesante para hacer un producto proteínico que se ajuste al perfil de aminoácidos y al contenido de grasa de un animal, grupo de edad o nivel de producción en particular. Jensen: «Estamos viendo el mercado de la alimentación animal desde un ángulo diferente, más sostenible. Creemos que hay espacio para más compañías como la nuestra y también para otros pioneros de proteínas alternativas como las compañías que producen harina de insectos. La demanda de ingredientes de piensos proteínicos en el futuro será mayor que la oferta. Pero creemos que es posible». Mientras tanto, Jensen ya está mencionando cuidadosamente una próxima planta industrial, incluso más grande que la que se abrirá a finales de este año. El futuro parece brillante para la proteína microbiana.
