El aumento exponencial de la población mundial y las proyecciones de un crecimiento en la demanda de proteínas de entre un 35% y un 56% para el año 2050 exigen el desarrollo de soluciones innovadoras y sostenibles para la producción de alimentos. Paralelamente, la reducción de la huella ambiental global es un imperativo que impulsa la transformación sostenible de biomasa y la valorización de subproductos y residuos industriales. En este contexto, el proyecto CHEERS, una iniciativa europea coordinada por Mahou San Miguel, y respaldada por un consorcio de once socios de cinco países, se erige como un referente en la redefinición de la economía circular, persiguiendo la neutralidad climática a través de la biotransformación de residuos y subproductos voluminosos generados en su actividad industrial (como el bagazo de cervecera, las aguas residuales, el CO2 y el CH4) en una innovadora cartera de bioproductos de alto valor añadido. Este enfoque no solamente minimiza drásticamente el impacto ambiental de la actividad industrial, sino que también optimiza la eficiencia en el uso de recursos, impulsando estrategias eficientes a través de plataformas de base biológica que permitan alcanzar los compromisos medioambientales marcados por la Comisión Europea para 2050.
La estrategia central del proyecto se articula sobre dos líneas principales de trabajo ejemplificadas en dos plataformas biotecnológicas disruptivas: la bioconversión avanzada mediante microorganismos especializados y la cría sostenible de insectos. Estas plataformas, impulsadas por una sólida base de investigación y desarrollo, son capaces de generar una plétora diversa de productos con un gran potencial de mercado:
• Ingredientes proteicos de nueva generación, optimizados con perfiles nutricionales mejorados y alta digestibilidad, diseñados para consumo animal.
• Ingredientes que favorecen la salud intestinal y reducen el uso de antibióticos en animales.
• Un desinfectante de base clorada cuya producción es sostenible y económica.
• Ingredientes cosméticos innovadores, como la ectoína, obtenidos a través de bioprocesos respetuosos con el medio ambiente y de bajo impacto.
• Proteínas altamente digestibles y funcionales, producidas bajo rigurosos estándares éticos y de sostenibilidad.
Así, uno de los procesos centrales y más prometedores de este proyecto radica en la valorización del metano a través de la bioconversión avanzada mediante microorganismos especializados, específicamente priorizando la producción de proteína unicelular (Single Cell Protein, SCP) de alta calidad, destinada estratégicamente a la alimentación animal.
La SCP se define como la biomasa proteica microbiana, obtenida a partir de cultivos puros o mixtos de microorganismos tales como bacterias, algas, levaduras u hongos.
Estos microorganismos pueden ser cultivados en una amplia gama de fuentes de carbono, desde azúcares y almidones hasta residuos industriales y agrícolas, y gases combustibles como el metano.
Este bioproducto representa una alternativa ecológica a las fuentes tradicionales de proteína animal, debido a su alta eficiencia de producción, su mínima demanda de espacio y extensiones de tierra para su cultivo y su independencia de las variaciones estacionales.
Además, la SCP se distingue por su riqueza en nutrientes, su equilibrado espectro de aminoácidos y su bajo contenido en grasas. Así, esta alternativa proteica constituye una solución prometedora para la creciente demanda global de proteínas.
«Para su producción, basada en el proceso de fermentación, se realizaron ensayos en laboratorio con un biorreactor de alta transferencia de masa (U-Loop) de 12 litros. Al cultivar microorganismos metanótrofos en condiciones controladas y meticulosamente optimizadas con biogás comercial y aire, tales como el tiempo de residencia del gas, la proporción de gases, la tasa de recirculación y el tipo de medio, se ha logrado una excelente bioconversión del 83 % del metano y un contenido proteico máximo del 56,25 % en la biomasa resultante»
Estos resultados han sido clave para la transición a escala pre-industrial, donde el socio Syspro ha diseñado y construido un reactor de un metro cúbico (1 m³). Esta unidad está destinada a validar la conversión de biogás procedente de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) en biomasa rica en proteína.
Posteriormente, esta biomasa se someterá a procesos de concentración y purificación en las instalaciones de AINIA, que incluyen, pero no se limitan a, centrifugación y secado por atomización, con el fin de obtener un ingrediente proteico en polvo de máxima calidad para piensos.
La capacidad de AINIA se extiende también a la caracterización integral de estos bioproductos intermedios y finales, incluyendo su composición nutricional, perfil de aminoácidos y la realización de ensayos de digestión in vitro para similar la digestión en perros y humanos.
Conclusión
El proyecto CHEERS aborda proactivamente desafíos actuales como la búsqueda de alternativas de base biológica más sostenibles y económicas a los productos (de base fósil) presentes en el mercado y a la inherente validación de estos nuevos productos a una escala relevante a través de estudios contrastados, como se muestra en la bioproducción de SCP a partir de biogás.
«Los avances logrados en CHEERS permiten vislumbrar un futuro en el que el biogás, más allá de su uso energético, pueda transformarse eficientemente en proteína celular»
La alta eficiencia de producción, la mínima demanda de espacio y la independencia de las variaciones estacionales confieren a la SCP producida por esta vía un carácter altamente sostenible y competitivo frente a las fuentes proteicas tradicionales, con aplicaciones directas en la industria.
Además, esta tecnología no solo ofrece una fuente alternativa de proteína, sino que también impulsa el desarrollo de piensos sostenibles y de alta calidad, contribuyendo a una producción más responsable y respetuosa con el medio ambiente.
Por tanto, este estudio, junto al desarrollo de bioproductos generados en el marco del proyecto CHEERS, son un claro ejemplo de excelencia en la investigación, el desarrollo y la gestión estratégica de la innovación para la bioeconomía circular.
Por Carolina Colvée, investigadora en el área de Biotecnología Industrial del centro tecnológico AINIA, y Jorge García, gestor de Proyectos de Innovación en AINIA
AINIA es un centro tecnológico privado que trabaja en el desarrollo de soluciones para los sectores alimentario, químico, cosmético, farmacéutico, envase y energía. Fundado en 1987 y con sede en Paterna (Valencia), sus especialidades son, según reza su perfil corporativo, las siguientes: tecnología de alimentos, biotecnología, tecnologías químicas, nanotecnología, tecnología electrónica, información y comunicaciones, tecnologías energéticas y medioambientales y tecnología de envases. AINIA presume de ser uno de "los centros tecnológicos europeos con mayor base social empresarial, contando con más de 800 empresas asociadas y 1.800 clientes".
CHEERS es un nuevo concepto de biorrefinería, inspirado en la biodiversidad de la naturaleza (plataformas de insectos y microbios). El objetivo de este proyecto es revalorizar las corrientes secundarias infrautilizadas o de desechos como el bagazo, las aguas residuales, el CO2 y el CH4 de la industria cervecera para su conversión en productos innovadores de base biológica competitivos a nivel de mercado.
La bioconversión y el uso en cascada de la biomasa procedente de flujos secundarios que ofrece CHEERS pretende ser un punto de partida para que otras industrias fermentativas puedan mejorar la eficiencia en el uso de materias primas, la sostenibilidad y su competitividad general.
El proyecto europeo CHEERS, tiene como objetivo conducir la industria cervecera y otras afines, (como la alimentaria y de bebidas) hacia la sostenibilidad, revalorizando los residuos infrautilizados (flujos secundarios del proceso de producción de cerveza) en cinco nuevos productos: bebidas proteicas, productos de alimentación animal, desinfectantes, cosméticos y comida para mascotas. Estos productos se desarrollarán a través de dos nuevas plataformas biológicas: una plataforma de insectos y otra plataforma microbiana. De esta manera, se espera conseguir una reducción sustancial de la huella de carbono en cada una de estas cadenas de valor, así como un impacto más amplio en la conservación de la biodiversidad y el uso del suelo agrícola.
Mahou San Miguel, la empresa cervecera más grande de España, coordinará las acciones de un total de 11 socios de 5 países europeos, entre ellos proveedores de tecnología, usuarios finales y entidades de investigación: Mahou San Miguel (Coordinador del proyecto), Aqualia (España), Hidrotec (entidad afiliada, España), AINIA (España), Universidad de Valladolid – Instituto de Procesos Sostenibles (España), Proteinsecta (España), Innovarum (España), Symrise AG (Alemania), Genia Bioenergy (España), Syspro Automation (España), ThunderFoods (Portugal), ZHAW (Suiza), Earthwatch (Reino Unido).
Este proyecto ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte Europa de la Unión Europea en virtud del acuerdo de subvención nº 101060814. Este trabajo también ha sido financiado por el UK Research and Innovation (UKRI) en el marco de la garantía de financiación Horizon Europe del gobierno británico [número de subvención 10050977].
El proyecto, que arrancó el 1 de septiembre de 2022, concluirá el 31 de agosto del año que viene.
