¿Qué hay para cenar? ¡Células secas! O al menos es de lo que pretenden convencernos las nuevas empresas biotecnológicas, armadas con bacterias devoradoras de carbono y mucho capital. Sus afirmaciones suenan demasiado buenas para ser ciertas: dicen que pueden hacer comida de la nada.

Pero así es exactamente la forma en que funcionan ciertas bacterias que viven en el suelo. En la naturaleza, estos microbios "autótrofos" sobreviven con una escasa dieta de oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua extraídos directamente de la atmósfera. En el laboratorio, hacen lo mismo, consumen carbono residual y se reproducen con tanto entusiasmo que sus poblaciones crecen hasta llenar enormes tanques de fermentación. Esta biomasa bacteriana, extraída y deshidratada, se convierte en un polvo rico en proteínas, repleto de nutrientes y renovable hasta el infinito.

Lisa Dyson es la fundadora de una de estas startups, Air Protein. Cuando habla de la inspiración de su empresa, suele citar investigaciones de la NASA de los años sesenta. En aquel entonces, la agencia, con la esperanza de mantener saciados a los astronautas en viajes espaciales de larga duración, exploró la idea de cultivar cocina bacteriana a bordo antes de concluir, en última instancia, que los astronautas no lo encontrarían psicológicamente apetecible. “La Tierra es como una nave espacial”, explicó Dyson en una charla TED en 2016. “Tenemos espacio y recursos limitados y necesitamos de verdad averiguar cómo reciclar mejor nuestro carbono”. ¿Podrían ser estas bacterias la respuesta?

Por ahora, la respuesta es un rotundo quizá. Unas 25 empresas de todo el mundo ya han aceptado el reto, con la esperanza de convertir el abundante dióxido de carbono en nutritiva "proteína del aire". El objetivo último de quienes trabajan en estas empresas es diseñar una fuente de alimentos con un nivel de emisiones muy inferior al de la agricultura convencional, tal vez incluso uno que pueda trastornar por completo la agricultura. Para lograrlo, tendrán que superar algunos retos muy reales. Tendrán que aumentar la producción de su proteína para competir comercialmente y hacerlo de forma que no genere más emisiones u otros problemas medioambientales. Y lo que es aún más difícil: tendrán que superar el asco que puede sentir la gente al pensar en una comida a base de bacterias.

Algunas de estas empresas se centran en piensos industriales, harinas de pescado y alimentos para mascotas, productos con márgenes de beneficio más reducidos, pero con consumidores menos exigentes y menos trabas normativas. Sin embargo, es en la alimentación humana donde está el verdadero dinero y el impacto. Por eso varias empresas, como Air Protein, de Dyson, se centran en ella. En 2023, Air Protein abrió su primera "granja aérea" en San Leandro (California), centro neurálgico de la industria de producción comercial de alimentos, y anunció un acuerdo de desarrollo estratégico con uno de los mayores comerciantes de materias primas agrícolas del mundo, ADM, para colaborar en investigación y desarrollo y construir una planta aún mayor a escala comercial. El "pollo de aire" de la empresa (que, para que quede claro, no es pollo de verdad) se está abriendo paso poco a poco hacia las estanterías de los supermercados y las mesas. Pero esto es sólo el principio. Otras empresas están avanzando en el aprovechamiento de las bacterias para convertir el aire en proteína, y algún día, estas hamburguesas de proteína microbiana podrían ser tan comunes como las hamburguesas vegetarianas.

Una alternativa a las proteínas alternativas

El argumento medioambiental a favor de la proteína microbiana es bastante claro; se trata de un simple cálculo de tierra cultivable, energía y bocas que alimentar. La demanda mundial de proteínas ya ha alcanzado máximos históricos y, con una población que se espera que crezca hasta los 9.700 millones en 2050, a la agricultura tradicional le costará seguir el ritmo, sobre todo en su lucha contra el cambio climático, la degradación del suelo y las enfermedades. Se espera que la creciente clase media mundial aumente los niveles de consumo de carne, pero la carne de granja es uno de los principales responsables de las emisiones de gases de efecto invernadero. Aunque las alternativas ricas en proteínas, como la soja, son mucho más sostenibles, la mayor parte de la soja cultivada en el mundo se destina a la alimentación animal, no al consumo humano.

En cambio, los “cultivos” bacterianos convierten el dióxido de carbono directamente en proteínas, en un proceso que utiliza mucha menos tierra y agua. Las “granjas” de proteínas microbianas podrían funcionar todo el año en cualquier lugar donde la electricidad renovable sea barata, incluso en lugares como el desierto de Atacama, en Chile, donde la agricultura es casi imposible. Así se aliviaría la presión sobre las tierras agrícolas y se podría incluso devolverlas a la naturaleza.

"Estamos liberando la producción de alimentos de las limitaciones de la agricultura", explicaba Juha-Pekka Pitkänen, cofundador y director técnico de la startup finlandesa Solar Foods, en un reciente vídeo de la empresa. En abril de 2024, Solar Foods abrió una fábrica de demostración en Vantaa, a un corto trayecto en tren del aeropuerto de Helsinki. Es aquí, en la fábrica 01, donde la empresa espera producir suficiente cantidad de Solein, su proteína en polvo de color amarillo dorado, para demostrar su viabilidad: unas 160 toneladas métricas al año.

Al igual que Air Protein, Solar Foods inicia su proceso de producción con bacterias naturales oxidantes del hidrógeno que metabolizan el dióxido de carbono, como hacen las plantas. En biorreactores estériles similares a las cubas de fermentación utilizadas en la industria cervecera, las bacterias prosperan en el agua con una dieta constante de CO2, hidrógeno y algunos nutrientes adicionales, como nitrógeno, calcio, fósforo y potasio. A medida que se multiplican, las bacterias espesan el agua hasta formar una pasta que se extrae y se deshidrata continuamente, creando un polvo rico en proteínas que puede utilizarse como ingrediente en carnes alternativas, productos lácteos y aperitivos.

“Estamos liberando la producción de alimentos de las limitaciones de la agricultura”.

Juha-Pekka Pitkänen, Solar Foods

Como explica Pitkänen, su equipo de investigación del Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia, de propiedad estatal, sabía que estos microorganismos existían en la naturaleza. Para encontrar un candidato viable, redujeron las condiciones naturales en las que se podría encontrar uno, y luego -como es costumbre en Finlandia- se pusieron unas botas de montaña y salieron al campo. "En Finlandia no hay que ir muy lejos para encontrar la naturaleza", dice encogiéndose de hombros. "Puedes encontrar algo útil en una zanja".

Pero no les valía cualquier bacteria. Su objetivo tenía que consumir dióxido de carbono y seguir prosperando incluso después de ser aislada de la comunidad microbiana con la que coexiste, o contra la que compite, en la naturaleza. “Buscábamos un microorganismo pacifista”, explica Pitkänen. "Es bastante raro". En una bacteria del género Xanthobacter que habita en el suelo húmedo encontraron a su rival: un microbio no tóxico, apto para el laboratorio y lo bastante agradable como para introducirse en infinidad de preparados alimenticios.

En la fiesta anual de verano de Solar Foods, el chef de la empresa sirvió una lasaña de color amarillo brillante hecha con Solein. El polvo, dice Pitkänen, es una harina excelente para la masa de pasta fresca y funciona sorprendentemente bien como sustituto de la nata en los helados. Es rico en carotenoides, por lo que sabe a "zanahoria", y contiene vitamina B12 y hierro biodisponible, por lo que es ideal para vegetarianos. Pero el producto no sustituye a la leche, los huevos o la carne. Es un ingrediente como los demás, que compite en valor nutritivo, coste y textura. La principal competencia de la empresa, me dijo Pitkänen, no son otras proteínas nuevas, sino la harina de soja.

"En los últimos diez años, todo el panorama de las proteínas alternativas ha cambiado radicalmente", afirma Hannah Lester, consultora de la UE sobre reglamentación del sector de los nuevos alimentos. Las proteínas alternativas de vanguardia se cultivan a partir de células animales y se obtienen de microorganismos especialmente diseñados mediante técnicas desarrolladas originalmente para producir vacunas y otros productos farmacéuticos. Los "agricultores moleculares" cultivan campos de soja de color rosa brillante cuya composición genética se ha modificado para que contenga proteínas idénticas a las que producen los cerdos. "Estamos llegando a un punto en el que las empresas utilizan la tecnología más increíble para producir alimentos", afirma.

Un proceso de fermentación con otro nombre

El espacio que ocupan Air Protein y Solar Foods es tan nuevo que el lenguaje no acaba de cuajar. Algunos miembros del sector de las proteínas alternativas lo llaman evocadoramente "agricultura celular", pero también se habla de "fermentación gaseosa", que enfatiza el proceso, y de “fermentación de biomasa”, que enfatiza el producto final. Estos términos son distintos de la “fermentación de precisión”, que se refiere a otro bioproceso que emplea levaduras, hongos y bacterias modificados genéticamente para producir proteínas indistinguibles de las de origen animal. La fermentación de precisión no es una técnica nueva: La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. aprobó su uso para producir insulina en 1982, y el 80% del cuajo utilizado en el queso se fabrica ahora de esta manera, evitando la necesidad de recoger las enzimas del revestimiento del estómago de los terneros.

En lugar de obligar a los microorganismos a producir las proteínas de origen animal con las que ya estamos familiarizados, empresas como Air Protein y Solar Foods proponen que nos saltemos el intermediario y simplemente nos comamos los propios microbios, desecados en polvo. La biomasa microbiana obtenida con estas nuevas tecnologías de fermentación es fibrosa, rica en vitaminas y versátil. Y lo que es más importante, estas bacterias comen carbono, requieren muy poca tierra y agua y no necesitan fertilizantes derivados de combustibles fósiles. Según un análisis del ciclo de vida elaborado por la Universidad de Helsinki y el Instituto de Recursos Naturales de Finlandia, la producción de proteína microbiana es entre un 53% y un 100% más eficiente que la de proteína animal.

Por supuesto, es una horquilla muy amplia. En un país más dependiente de los combustibles fósiles, el impacto ambiental de la producción de Solein, o de cualquier proteína microbiana, podría ser mucho mayor. Cultivar microbios a granel significa crear las condiciones perfectas para que prosperen y, como en cualquier proceso de producción industrial, eso requiere fábricas, equipos y energía para hacer funcionar todo el sistema. También requiere un generoso suministro de elementos como el dióxido de carbono y el hidrógeno.

Casi todo el hidrógeno producido por el hombre, un elemento clave en la dieta bacteriana, procede de la producción de combustibles fósiles, y el hidrógeno “verde”, que Solar Foods utiliza en su fábrica de demostración, procede de la electrólisis con energía renovable para dividir el agua, un proceso todavía poco común. Según David Tze, director general de la empresa de proteínas microbianas NovoNutrients, que actualmente trabaja para pasar de la harina de pescado industrial a la alimentación humana, es probable que el segmento de la industria de proteínas microbianas impulsado por hidrógeno se establezca allí donde el hidrógeno sea más barato.

Las fuentes de carbono para esta tecnología son igualmente variadas. Si una empresa quiere utilizar el carbono residual capturado, tendrá que negociar con las industrias para conectar sus fábricas de proteínas con esas fuentes. Otra alternativa, la obtención de carbono de la atmósfera mediante la captura directa del aire, o DAC, es todavía nueva, requiere mucha energía y es cara. Por el momento, Air Protein utiliza el mismo dióxido de carbono comercial que se emplea en el agua con gas, y mientras Solar Foods utiliza DAC para alrededor del 15% del carbono que necesita en su fábrica de demostración, el resto se obtiene comercialmente. Ambas empresas esperan adaptar sus fuentes de carbono a medida que vayan creciendo y el DAC esté más disponible en el mercado.

Aunque las bacterias se alimentaran exclusivamente de carbono capturado, no lo eliminarían permanentemente de la atmósfera, ya que liberamos carbono al digerir los alimentos. Aun así, dice Tze, “estamos dando una segunda vida al CO2, y permitiendo que añada mucho más valor positivo a la economía”. Y lo que es más importante, los productos basados en bacterias reducen drásticamente la huella de emisiones de las proteínas. Según un estudio de 2016 del Instituto de Recursos Mundiales, la producción de una sola tonelada de carne de vacuno genera unas 2.400 toneladas métricas de emisiones de gases de efecto invernadero. En el caso de las fuentes de proteínas vegetales, como las legumbres, la cifra es muy inferior a 300, pero en el caso de las proteínas microbianas puede ser de un solo dígito. “Si alguien puede comer un bocado de nuestro producto en lugar de un bocado de cualquier otra cosa”, dice Tze, “podría ser uno o tres órdenes de magnitud de diferencia”.

Por supuesto, nada de esto funciona si la proteína microbiana sigue siendo una industria de nicho, o si el producto es demasiado caro para el consumidor medio. Incluso funcionando a pleno rendimiento, la fábrica de demostración de Solar Foods sólo puede producir proteínas suficientes para abastecer a toda la población de Finlandia con una comida al año. Desde el punto de vista empresarial, Pitkänen afirma que es una buena noticia: Hay mucho margen para crecer. Pero si quieren hacer mella en la sostenibilidad a largo plazo de nuestros sistemas alimentarios, empresas como Solar Foods y Air Protein también tendrán que aumentar su escala. Queda por ver si serán capaces de superar ese reto y si los consumidores estarán preparados.

Aunque tanto el proceso (la fermentación) como el material (los microorganismos vivos) son tan naturales como el mundo y tan antiguos como el tiempo, la idea de mezclar aire y microbios para hacer la comida le parecerá a mucha gente impensablemente extraña. Al fin y al cabo, la comida es cultural y, sobre todo en Estados Unidos, las proteínas son políticas. En las entrevistas, Dyson se esfuerza en llamar “cultivos” a las bacterias que están detrás del proceso de Air Protein, haciendo hincapié en la conexión con alimentos fermentados tradicionales como el yogur, la cerveza o el miso. En el sitio web de Solar Foods, gente elegante bebe batidos Solein amarillos en mesas nórdicas de buen gusto. No aparecen bacterias.

Solar Foods está aún a la espera de la aprobación reglamentaria definitiva en la UE y EE UU, pero Solein ya está a la venta en Singapur, donde se ha convertido en helado de chocolate y barritas de avellana y fresa. Si a los singapurenses les molestó comer bacterias en polvo, no hicieron mucho alarde de ello. En materia de biotecnología alimentaria, los países más avanzados del mundo son los que tienen menos tierras cultivables. Singapur, que importa casi todo, espera satisfacer el 30% de sus propias necesidades nutricionales para 2030. Israel, un país semiárido con escasa masa terrestre, ha invertido mucho en biomanufactura, al igual que los Países Bajos, donde las tierras de cultivo se han visto muy mermadas por los fertilizantes químicos. Pero incluso en países con menos limitaciones, “la agricultura está de rodillas a causa del cambio climático”, afirma Lester, experto en regulación. “En algún momento, por desgracia, no vamos a poder producir alimentos de la forma tradicional. Necesitamos alternativas. Necesitamos apoyo gubernamental. Necesitamos un cambio político fundamental en la forma de financiar los alimentos”.

Este sentimiento parece resonar en Estados Unidos. En septiembre de 2022, el presidente Joe Biden firmó una orden ejecutiva para impulsar la biomanufactura mediante la ampliación de la formación, la racionalización de la regulación y el refuerzo de la inversión federal en I+D en biotecnología, citando específicamente como objetivo clave “impulsar la producción sostenible de biomasa”. En 2021, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa puso en marcha el programa Cornucopia, solicitando a cuatro equipos de investigación -uno de los cuales incluye la empresa de Dyson, Air Protein- la creación de un sistema de nutrición completo, lo suficientemente pequeño como para caber en un Humvee, que pueda recoger nitrógeno y carbono del aire y utilizarlo para producir raciones microbianas en forma de batidos, barritas, geles y cecina. Puede que la proteína microbiana nunca llegue a desplegarse en viajes espaciales de larga distancia como sueña la NASA, pero parece que el gobierno apuesta por que podría mantenernos vivos en la nave espacial Tierra, es decir, si la tripulación no la rechaza de plano.

Claire L. Evans es una escritora y música que explora la ecología, la tecnología y la cultura.