El consumo de carne en los alimentos no es ético para los animales y conduce a un aumento significativo de las emisiones nocivas a la atmósfera, que afectan el cambio climático global. ¿Se puede cambiar esta situación? Es poco probable que todas las personas del mundo se conviertan en veganas, pero la carne se puede cultivar artificialmente a partir de células madre animales. Entonces, ¿se ha encontrado la salida? Sí, dicen los científicos. En realidad, no, sostienen los ecologistas y tecnólogos. La producción de carne artificial sigue siendo demasiado cara económicamente y, por extraño que parezca, deja una huella de carbono más abundante que el cultivo de carne convencional. Sin embargo, los partidarios del nuevo producto no pierden la esperanza de llevarlo al mercado a escala industrial.
En septiembre, los productores rusos anunciaron que se unían a la tendencia mundial de "carne cultivada". Según los ideólogos de este negocio, en lugar de matar animales para obtener carne, se pueden cultivar fibras musculares en un biorreactor a partir de células madre en un medio nutritivo especial.
Este producto también se conoce como "carne de probeta" y "carne limpia". El último término implica que sus empanadas serán éticas y respetuosas con el medio ambiente.
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El ayuno y su carne
La idea de producir carne en un tubo de ensayo (o más bien, en una placa de Petri) surgió de la biomedicina: los avances en el cultivo de células madre y la impresión 3D de órganos también inspiraron a los tecnólogos de alimentos. De hecho, si se puede cultivar tejido en el laboratorio para trasplante, ¿por qué no cultivarlo como alimento?
El principio de cultivar carne en una forma simplificada repite el principio de cultivar cualquier tejido: las células madre se aíslan de una muestra de músculo animal, que luego se multiplican en un medio nutritivo especial que contiene hormonas y factores de crecimiento, y se obligan a diferenciarse en fibras musculares.
El proceso de cocción de carne artificial en el laboratorio de la planta de ingredientes alimentarios de Ochakovo.
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Muestras de células cárnicas artificiales en el laboratorio de la Planta de Ingredientes Alimentarios de Ochakovo.
Experimentos similares con el objetivo de obtener un producto comestible se han realizado en laboratorios desde la década de 1990, pero la popularización de la idea se debe en gran parte al mérito del científico Mark Post de la Universidad de Maastricht (Holanda). En 2013, presentó a los periodistas la primera hamburguesa con una chuleta hecha de células de músculo de vaca cultivadas en su laboratorio.
En la presentación, la chuleta fue preparada por el chef y comida ceremonialmente por críticos culinarios. A juzgar por las revisiones, el producto se parecía en todos los aspectos a la carne "tradicional", excepto que no era tan jugosa. En 2015, Post fundó Mosa Meat, una empresa que optimiza la producción de carne en el laboratorio, con miras a llevar el producto al mercado en 2021.
La primera chuleta se cultivó en tres meses y costó a los creadores trescientos mil dólares. Sin embargo, la presentación estimuló el interés de las empresas y los inversores por la "carne limpia", lo que provocó el surgimiento de muchas startups destinadas a agilizar el proceso. Ya en 2017, el costo de las fibras musculares del laboratorio era de 5 mil dólares el kilogramo, y hoy ha bajado varias veces más.
Según Forbes, al menos 26 empresas están desarrollando actualmente "carne limpia" en el mundo, cuyo objetivo es poner un producto a disposición del consumidor masivo.
¿Cuánto cuesta cultivar?
Imaginemos que queremos cultivar un trozo de carne desde cero. Primero, necesitamos equipar el laboratorio: compra de centrífugas, un microscopio, una caja de flujo laminar para trabajo estéril, un autoclave, una incubadora de CO2 para mantener la concentración requerida de dióxido de carbono en el cultivo inicial y varios biorreactores de diferentes volúmenes para hacer crecer biomasa en diferentes etapas de “madurez”.
Luego, necesita obtener células madre a partir de las cuales se cultivará el cultivo. Es mejor aislarlos de una muestra de músculo de un animal joven (por ejemplo, un ternero recién nacido) utilizando una tecnología especial que incluye lisis de tejidos y selección de células.
Los científicos que trabajan en la optimización de la tecnología están discutiendo la creación de un biobanco de células madre del que será posible tomar la muestra necesaria para la producción, lo que debería reducir ligeramente el costo del proceso.
Además, el cultivo celular debe cultivarse en un matraz de cultivo y luego cultivarse secuencialmente en varios biorreactores con agitación y aireación en un medio nutritivo (si realmente queremos cultivar muchas células). Después de eso, las células deberán retirarse del biorreactor y sembrar en un andamio comestible (por ejemplo, de colágeno), lo que le dará al producto la apariencia de un trozo de carne.
Todo el proceso tardará unos 40 días, durante los cuales será necesario controlar la esterilidad del proceso.
Esquema del proceso tecnológico propuesto de cultivo de carne en laboratorio.
El costo del medio nutriente representará la mayor parte del costo final del producto final; en la producción, se consumirá en cientos de litros. Los analistas estiman que el costo de la "carne limpia" será comparable al costo de la carne tradicional, cuando el precio de un litro de medio no será mucho mayor que un dólar.
Mientras tanto, cuesta más de trescientos dólares el litro en la versión más barata.
Cómo optimizar su entorno
El medio tiene una composición compleja y debe contener las proteínas, lípidos, sales, aminoácidos, vitaminas y hormonas necesarios. Los desarrolladores se propusieron la tarea, en primer lugar, de deshacerse de las fuentes de origen animal (por ejemplo, suero de ternero fetal, que a menudo se agrega al medio para proporcionar la composición deseada), y en segundo lugar, hacer que el medio sea lo más barato posible.
Para ello, los científicos intentan minimizar la cantidad de componentes, recolectan medios de proteínas recombinantes (es decir, las producidas en microorganismos como E. coli y levaduras) y buscan componentes vegetales adecuados.
Según los cálculos de los expertos de The Good Food Institute, el precio del medio de cultivo puede reducirse entre 10 y 1000 veces más si se optimiza la producción de factores de crecimiento recombinantes, los componentes más costosos del medio, sin los cuales las células madre simplemente no crecerán ni se diferenciarán.
La lista de componentes del medio con el costo indicado por 20 mil litros.
La planta de ingredientes alimentarios de Ochakiv, que se discutió al principio del artículo, informó que la primera pieza de 40 gramos de "carne" les costó 900 mil rublos. Esta cantidad no incluía equipos de laboratorio, por los que se gastaron otros 9 millones de rublos.
El director de la empresa, Alexander Savkov, confirmó que los principales costos asociados con el crecimiento de las células recayeron en el medio de crecimiento. Es cierto que en su laboratorio utilizaron un entorno importado de fabricación suiza que se utiliza en biomedicina. Los principales esfuerzos de los tecnólogos de la empresa, como sus colegas extranjeros, estarán dirigidos a la creación de un análogo barato.
Los tecnólogos se enfrentan a tareas realmente difíciles, porque la "carne limpia" tendrá que cultivarse a gran escala; mucho más grande que la industria ahora está cultivando células de mamíferos, que, por ejemplo, se utilizan para producir anticuerpos.
¿Qué pasa con las vacas?
Además del aspecto ético obvio (la matanza de animales), que obliga a muchas personas a volverse vegetarianas, la cría de animales causa un daño ambiental significativo. La ganadería contribuye con el 14,5 por ciento de las emisiones totales de gases de efecto invernadero a la atmósfera, mientras que los pastos y cultivos forrajeros representan el 80 por ciento de las tierras agrícolas.
Al mismo tiempo, la cría de animales proporciona solo el 37 por ciento de las proteínas alimentarias. Los gases de efecto invernadero dominantes del ganado son el metano del ganado. En términos de acelerar el calentamiento global, es 28 veces más peligroso que el dióxido de carbono.
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Sin embargo, la mayor contribución a las emisiones no la realiza el ganado en sí, sino las operaciones para su mantenimiento: la eliminación del estiércol, la producción de fertilizantes, el arado de la tierra, la producción de alimentos balanceados. Según las previsiones de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, para 2050 la demanda de productos ganaderos aumentará en un 70 por ciento. Parece que esta industria realmente necesita optimización.
Los desarrolladores de "carne limpia" utilizan estos hechos cuando recurren a los inversores en busca de financiación. Prometen que si tienen éxito, la participación de la carne "tradicional" en el mercado en los próximos 20 años caerá al 40 por ciento, y la cantidad de ganado se reducirá de mil quinientos millones a varias decenas de miles.
Mosa Meat, en particular, afirma que la producción de su producto requerirá un 99 por ciento menos de tierra y un 96 por ciento menos de agua que las condiciones convencionales de ganado, y las emisiones de gases de efecto invernadero se reducirán en un 96 por ciento.
Cuyo rastro es peor
Sin embargo, los científicos ya están cuestionando el respeto incondicional al medio ambiente de la carne de un tubo de ensayo. Investigadores de Oxford han calculado qué huella de carbono dejará la producción de "carne limpia" en un biorreactor en un medio nutritivo que contiene extracto de cianobacterias y factores de crecimiento producidos en células de E. coli.
Los cálculos incluyeron no solo factores como la producción de fertilizantes para el cultivo de cianobacterias, sino incluso la electricidad gastada en esterilizar los componentes del medio. El modelo se compiló para tres lugares con diferentes "costos de carbono" de generación de electricidad: Tailandia, España y California.
Dependiendo de la tecnología de producción, los resultados variaron de 1,7 a 25 kilogramos de equivalentes de dióxido de carbono por kilogramo de producto. Al mismo tiempo, los científicos han estimado la difusión de los valores de la huella de carbono para la producción de un kilogramo de carne de vacuno en 28-43 kilogramos de equivalentes de CO2.
Comparación del impacto sobre el calentamiento global de la producción tradicional de carne vacuna (Suecia, Brasil, EE. UU.) Y la carne cultivada según diferentes escenarios (cultivada) a largo plazo. El diagrama asume que la carne cultivada reemplazará a la carne.
Aunque a primera vista, la carne cultivada tiene una ventaja ecológica sobre la carne de vacuno, los autores del trabajo recuerdan que el metano es el principal contribuyente al valor de carbono de la carne de vacuno. Su vida en la atmósfera es de 12 años, mientras que el dióxido de carbono no va a ninguna parte desde allí. Por lo tanto, a largo plazo, la carne cultivada puede ser incluso más peligrosa para el calentamiento global debido a su contribución de carbono "puro".
Sin embargo, Alexei Kokorin, director del Programa de Clima y Energía del Fondo Mundial para la Naturaleza (WWF), cree que a corto plazo, el metano, producido principalmente por vacas lecheras, no debe descartarse. “La energía de la descomposición del metano finalmente se acumula en las capas superiores del océano. El resultado de esto, entre otras cosas, es un aumento en la frecuencia de fenómenos naturales extremos, por ejemplo, vientos huracanados, lo que vemos ahora mismo”, comenta el climatólogo.
También vale la pena considerar que la producción de carne vacuna es la más cara en comparación con otros tipos de carne. Producir un kilo de pollo nos cuesta unos cinco kilogramos de CO2 equivalentes, lo que ya es bastante comparable a la producción de "carne limpia", cuya huella de carbono no depende de qué carne se cultive en el biorreactor.
El costo de un kilogramo de productos agrícolas en equivalente de carbono. Los valores mínimos son para tubérculos y los valores máximos para carne de vacuno y cordero.
Que es la carne
La carne limpia aún no ha llegado al mercado, pero los productores de carne tradicionales ya están tomando medidas para proteger sus productos de la competencia. El año pasado, la Asociación de Ganaderos de EE. UU. Solicitó a la Inspección Agrícola del Estado (FSIS) que prohibiera que todos los alimentos que no sean derivados directamente de animales se denominen carne.
Los criadores de ganado se preocupan no solo por el músculo cultivado en el laboratorio, sino también por una variedad de productos de proteína vegetal veganos que se comercializan como sustitutos de la carne. A diferencia de la carne cultivada, sus productos ya están disponibles en tiendas y restaurantes.
Fundada por el profesor de bioquímica de Stanford Patrick Brown, Impossible Foods ha investigado mucho para hacer un producto que se parezca a la carne en todos los sentidos. Los investigadores se dieron cuenta de que la hemoglobina (una proteína que contiene hemo en la sangre) le da muchas propiedades a la carne y la reemplazó con hemoglobina en las piernas, aislada de los nódulos en las raíces de las plantas de soja.
Para la producción en masa de "carne vegetal", la empresa estableció la producción de leghemoglobina recombinante en células de levadura. La Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. Ya ha reconocido la hemoglobina de la pierna cocida como un alimento seguro, y la hamburguesa imposible, que supuestamente no se distingue de la carne de res, ahora está disponible en varias cadenas de restaurantes de EE. UU., Incluida la popular cadena Burger King.
Fundada en 2009, Beyond Meat vende imitaciones vegetales de nuggets de pollo, hamburguesas de res y salchichas de cerdo en todo el mundo. El desarrollo de sus productos también fue patrocinado por Bill Gates y Tyson Foods Corporation. La hamburguesa se basa en extracto de proteína de guisante, así como proteína de arroz, aceite de coco, almidón, lecitina y otros componentes no animales.
Si bien estos productos todavía se enfocan en los veganos, la "carne limpia" se posiciona como un reemplazo completo de la carne común. Sin embargo, a juzgar por las encuestas, los consumidores potenciales están divididos aproximadamente por igual en dos campos: algunos están entusiasmados con la idea e incluso están dispuestos a pagar de más, mientras que otros declaran que no comerán nada de lo que se cultive en el laboratorio.
Los tecnólogos, por supuesto, son un poco astutos: a diferencia de un trozo de carne tradicional, que contiene grasa y otros componentes, por lo que a muchos les encanta el sabor de la barbacoa, la carne cultivada es un músculo "seco".
Las autoridades reguladoras también sospechan del nuevo producto: según los expertos, la "carne limpia" debido a la tecnología de producción puede contener cantidades excesivas de hormonas o factores de crecimiento, y un medio nutritivo de origen vegetal puede provocar alergias en los consumidores.
Necesito comer menos
Teniendo en cuenta las dificultades tecnológicas descritas anteriormente y la necesidad de pasar por los procedimientos de certificación del producto, es poco probable que intentemos "carne limpia" en un futuro próximo. Si bien los simuladores de carne a base de plantas ingresan al floreciente mercado asiático, los científicos están confirmando que las dietas a base de plantas son de hecho las más sostenibles.
“El último informe del IPCC estima que las emisiones de gases de efecto invernadero de todos los alimentos del planeta representan alrededor del 30 por ciento de las emisiones totales. Al mismo tiempo, si la humanidad cambia por completo a una dieta vegana, la proporción de emisiones de alimentos se puede reducir en un 15-20 por ciento. Incluso si cambia a una dieta mediterránea que contenga suficiente carne y pescado, las emisiones se reducirán notablemente”, dice Aleksey Kokorin.
El proceso de cocción de carne artificial en el laboratorio de la planta de ingredientes alimentarios de Ochakovo.
Alejarse de la carne y los productos lácteos tradicionales reducirá las tierras agrícolas en un 75 por ciento, sin dejar de tener suficiente comida para todos, según un estudio reciente publicado en Science.
Para aquellos que no están dispuestos a deshacerse por completo de los alimentos de origen animal y cambiar a la proteína de soja, Nature recomienda una dieta flexitariana aún muy sostenible, que contenga algo de pollo, pescado y huevos.
Sin embargo, las estadísticas muestran que en los países desarrollados se tira al menos un tercio de los alimentos y la población está ganando peso rápidamente, por lo que el primer paso en la lucha contra el cambio climático puede ser una simple regla de “comer menos”, pase lo que pase.
Daria Spasskaya
