Proteína de metano unicelular: ¿está el mundo preparado para esta innovación en los sistemas alimentarios?

James Waddell habla con el Dr. Jamie Hinks sobre la innovación alimentaria utilizando proteínas unicelulares de metano.

Proteína de metano unicelular: ¿está el mundo preparado para esta innovación en los sistemas alimentarios?

A la luz del Cumbre de sistemas alimentarios de las Naciones Unidas que se lleva a cabo hoy, que tiene como objetivo lograr sistemas alimentarios más saludables, más sostenibles y más equitativos, ahora es urgente construir técnicas innovadoras de producción de alimentos si la humanidad tiene la intención de lograr sistemas alimentarios más resilientes. Hablamos con el Dr. Jamie Hinks, investigador principal del Centro de Ingeniería de Ciencias de la Vida Ambiental de Singapur (ESCALAR), sobre su investigación actual utilizando sistemas biológicos de alta presión para producir proteína unicelular de alta calidad a partir de metano.

Dr. Hinks, ¿cómo explicaría su investigación sobre alimentos hechos con metano a un no especialista?

La mejor manera de comenzar a comprender esta tecnología es considerar los alimentos y el combustible como algo intercambiable. El combustible es un material que contiene energía que se puede utilizar para realizar un trabajo útil, ya sea en una máquina o en un organismo. El combustible que consumen los seres humanos, y al que llamamos alimento, es de origen biológico y, en términos simplistas, se compone de biomasa vegetal o animal. Esta biomasa se acumula a medida que los organismos se alimentan y crecen. Algo de esto es muy sabroso, como los champiñones, por ejemplo.

Ahora, desde el punto de vista de un microbio, cualquier cosa que contenga energía es una fuente potencial de alimento. Los organismos unicelulares consumen una variedad de fuentes de energía, incluidas las que no son de origen biológico y que pueden parecer inusuales para los humanos. Por ejemplo, los microbios pueden comer metales y desechos químicos como solventes. En el caso de los alimentos a partir de metano, el metano se utiliza para alimentar a las bacterias. El metano se puede producir biológicamente o mediante procesos geológicos. Entonces, algunas bacterias se especializan en consumir metano y, a medida que crecen, su biomasa se convierte en una buena fuente de proteína comestible. Estas bacterias se llaman metanótrofos, que significa "comedores de metano".

El proceso científico específico se llama oxidación del metano por bacterias metanotróficas. La metanotrofia ocurre naturalmente en ambientes donde está presente el metano, como en arrozales o filtraciones de hidrocarburos. El cultivo de metanótrofos en condiciones enriquecidas con metano en un biorreactor permite aprovechar el proceso para la generación de proteínas. El metano puede ser un subproducto del tratamiento de aguas residuales o la producción de petróleo. El proceso que estoy investigando actualmente y que desarrollaré aplicará alta presión para aumentar la solubilidad del metano y, por lo tanto, facilitar y hacer más eficiente el cultivo de metanótrofos con una huella más pequeña.

¿Por qué es particularmente importante investigar este proceso hoy? En su caso, ¿podría darnos alguna idea de por qué es interesante para países como Singapur?

Bueno, la producción sostenible de alimentos es un rubro caro hoy en día y debemos considerar todas las opciones para satisfacer la creciente demanda de alimentos, que está programada para un aumento del 60% para 2050. El gobierno de Singapur se ha comprometido a satisfacer el 30% de sus necesidades nutricionales. para 2030 en su "30 30 por”Objetivo de seguridad alimentaria. Singapur carece de recursos de tierra sustanciales para la agricultura tradicional, por lo que los procesos de producción de proteínas de alta densidad deberán figurar en el panorama futuro de seguridad alimentaria de Singapur. A pesar de que el gobierno de Singapur anunció esta decisión antes del COVID-19, la pandemia ha reforzado la idea de seguridad alimentaria para la corriente principal.

Hubo muy poca escasez en Singapur; la única escasez que noté fue una escasez de tomates enlatados durante un tiempo y mi amplificador de batería aún no se ha entregado. Estos son solo inconvenientes menores. Sin embargo, el fantasma de la escasez de alimentos no le cayó bien al ciudadano medio de Singapur, por lo que preparar el suministro de alimentos para el futuro es una decisión inteligente.

¿Cómo se compara esta fuente de proteínas con los piensos tradicionales para el ganado? ¿Y podría decirnos cómo se podría utilizar este proceso como parte de una solución innovadora para el consumo de alimentos en humanos?

Se compara bien con la alimentación tradicional para ganado. Por mi parte, tengo la intención de desarrollar un proceso único y mejorado que se adapte a las necesidades de Singapur. Ahora, originalmente tenía la intención de desarrollar este proceso para la alimentación animal. Sabes, todavía hay una gran barrera social que superar antes de que la gente coma proteína bacteriana y algunos problemas técnicos que resolver, como los niveles de ácido nucleico. Entonces, un paso a la vez. Mientras tanto, hay mucha ciencia interesante que hacer. Creo que hay algunos aspectos especiales del metabolismo de alta presión que traerán beneficios únicos al producto final, que tendrá propiedades saludables y prebióticas. Los mantendré cerca de mi pecho por ahora.

El ISC-IIASA Sistemas alimentarios resilientes El informe concluye que "alimentar a una población en crecimiento y más próspera requerirá aumentos en la productividad y la diversidad de los cultivos y el ganado" y que "la innovación centrada en la apertura de fuentes de alimentos nuevas y alternativas debe mantenerse y acelerarse", lo que estaría en consonancia con las nuevas técnicas como la comida a partir de metano.

Pero, ¿podemos asumir que este proceso de alimentos a partir de metano realmente aumentaría la resiliencia de los sistemas alimentarios considerando que también puede reforzar nuestra dependencia del gas natural? Además, si este proceso se amplía, podría reducir significativamente la demanda de tierra para cultivar alimentos para el ganado, pero ¿no aumentaría también considerablemente las emisiones de dióxido de carbono?

Grandes preguntas. Para el primero, como mencioné, inicialmente sugiero usar metano de recursos renovables, por lo que el metano es de origen biogénico y está hecho por organismos unicelulares metanogénicos llamados Archaea. E incluso aquí, donde no hay mejor uso para él como generar calor o electricidad. Aunque las corrientes de desechos de metano no biogénico son compatibles, no preveo que este tipo de producción de alimentos sea un motor de la producción o utilización de petroquímicos.

A su segunda pregunta, según el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), la capacidad de forzamiento radiativo del metano es hasta 86 veces mayor que la del dióxido de carbono. Entonces, convertir metano en dióxido de carbono es una mejor perspectiva para nuestro clima. Propongo utilizar corrientes de residuos, que es un uso sensato de nuestros recursos, y el metano de origen biogénico es un recurso renovable.


La Cumbre de Sistemas Alimentarios de las Naciones Unidas tiene como objetivo sistemas alimentarios más saludables, más sostenibles y más equitativos, por lo que creemos que los "pros superan a los contras" de este método y, por lo tanto, podría, entre otras técnicas innovadoras, ayudar a lograr el Desarrollo Sostenible. ¿Metas?

Absolutamente, es una obviedad. Los flujos de desechos gaseosos son una excelente manera de producir proteínas, ya que son fáciles de controlar, relativamente homogéneos y fáciles de esterilizar. Sin mencionar que estos procesos son de muy alta densidad. Por ejemplo, las densidades de producción que puede generar con la conversión metanogénica son 4 kg m3 h-1. ¡Eso es 4 kilogramos de biomasa en un metro cúbico cada hora! Para poner esto en perspectiva, los tanques IBC (contenedores intermedios a granel) que puede haber visto en sitios industriales tienen aproximadamente un metro cúbico. ¡Eso es el equivalente a una vaca, o media tonelada de biomasa, en aproximadamente cinco días! La cría de ganado toma alrededor de 18 meses y requiere alrededor de un acre de tierra. Estos son solo números que hacen que el estudio valga la pena. Pero agregue a esto una serie de beneficios ambientales junto con el hecho de que es una fuente de proteína ética, creo que la convierte en una tecnología muy convincente.


Como científico, ¿qué quiere que los legisladores comprendan para hacer que nuestros sistemas alimentarios sean más resilientes?

Me gustaría que los legisladores comprendan que debemos actuar rápidamente para permitir una transición a sistemas alimentarios más resilientes. Necesitamos superar muchas barreras culturales para lograr mejores sistemas de producción de alimentos. La política debe ser flexible y de apoyo, y los fondos prioritarios para la investigación de vanguardia deben estar disponibles, preferiblemente de una manera que apoye de manera más efectiva a los investigadores principiantes y de mitad de carrera.

Dra. Jamie Hinks
El Dr. Jamie Hinks es investigador principal en el Centro de Ingeniería de Ciencias de la Vida Ambiental de Singapur (ESCALONAR), financiado por el gobierno de Singapur (la Fundación Nacional de Investigación, el Ministerio de Educación, la Universidad Tecnológica de Nanyang y la Universidad Nacional de Singapur). Anteriormente ocupó el cargo de investigador senior en SCELSE. Antes de eso, el Dr. Hinks fue investigador en la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur.

@ jamiehinks5

Imagen de megumi nachev on Unsplash

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