Biotecnología y proteínas alternativas: la receta para un sistema alimentario sostenible

El 15 de noviembre de 2022 la población mundial alcanzó los 8.000 millones de personas, un hito histórico en el desarrollo humano, según Naciones Unidas. En apenas 12 años hemos sumado 1.000 millones de habitantes, y la FAO  prevé que en 2050 la cifra se acerque a los 10.000 millones. Este crecimiento demográfico, sin precedentes, exigirá aumentar la producción de alimentos en torno a un 50% sin ampliar la superficie agrícola disponible.

Pero el sistema alimentario actual ya se enfrenta a un límite ambiental claro. La agricultura y la ganadería son responsables de cerca del 30% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero, y los productos de origen animal —desde el cultivo de piensos hasta su distribución— concentran casi el 60% de las emisiones del sistema alimentario. Además, esta industria impulsa la deforestación, la pérdida de biodiversidad y la degradación del suelo y del agua, especialmente en regiones como Asia y América.

En este contexto, el Día Mundial de la Alimentación 2025 nos recuerda la urgencia de transformar el modo en que producimos y consumimos. La biotecnología está desempeñando un papel clave en este cambio, al desarrollar soluciones que mejoran la sostenibilidad, la seguridad y la resiliencia de los sistemas alimentarios. Gracias a la investigación y la innovación, hoy es posible optimizar el aprovechamiento de materias primas y subproductos, contribuyendo así a la economía circular y a la reducción del desperdicio alimentario.

Empresas como AINIA, socia de AseBio, trabajan ya en esta dirección mediante la investigación de proteínas alternativas, (de origen vegetal, microbiano o cultivo celular), una de las vías más prometedoras para responder a la creciente demanda global de alimentos. A través de la aplicación de bioprocesos avanzados, la entidad impulsa el desarrollo de ingredientes y alimentos funcionales que mejoran la calidad nutricional, reducen el impacto ambiental y contribuyen a garantizar la seguridad alimentaria del futuro.

Diversificación de la oferta proteica

La producción de alimentos alternativos, como las proteínas vegetales o microbianas, está ganando terreno como una solución capaz de reducir el impacto ambiental del sistema alimentario global. Estas nuevas fuentes requieren menos recursos naturales, generan menores emisiones y consumen menos agua, al tiempo que ofrecen mayor resiliencia frente a las fluctuaciones de la agricultura tradicional.

“Estas fuentes emergentes permiten diversificar la oferta proteica, contribuyendo a una mayor seguridad alimentaria al reducir la dependencia de la ganadería tradicional, que está sujeta a limitaciones en cuanto a recursos, impacto ambiental y volatilidad productiva”, explica Ana Torrejón Cabello, responsable de Microbiología y Biotecnología Industrial en AINIA.

Dentro del ámbito de la biotecnología alimentaria, algunas de las líneas más prometedoras se centran en la fermentación de precisión y el cultivo celular, dos tecnologías que permiten producir proteínas y grasas alternativas de alto valor nutricional y funcional sin necesidad de recurrir a animales. “Paralelamente, la ingeniería de microorganismos avanza en la síntesis de compuestos bioactivos y nutracéuticos (compuestos derivados de alimentos que, además de aportar valor nutricional, ofrecen beneficios para la salud, como la prevención de enfermedades o la mejora de funciones corporales.), además de mejorar las propiedades sensoriales, sabor, textura o aroma, de los alimentos alternativos, un factor clave para su aceptación por parte de los consumidores.

“El diseño de nuevos bioprocesos orientados a reducir el consumo de recursos y minimizar la generación de residuos, junto con la integración de estrategias de economía circular, está redefiniendo la forma en que concebimos la producción alimentaria.”

A ello se suma la digitalización y automatización de los procesos biotecnológicos, apoyadas en el uso de inteligencia artificial para el diseño y optimización de cultivos y fermentaciones. Estas herramientas permiten acelerar la innovación y mejorar la eficiencia en cada fase del desarrollo de nuevos alimentos.

Con todo ello, la biotecnología se consolida como un motor esencial para afrontar los retos de sostenibilidad, seguridad y calidad en la alimentación del futuro, marcando el camino hacia un sistema alimentario más justo y resiliente.

Fermentación de precisión y el cultivo celular 

El modelo alimentario actual ya muestra signos claros de agotamiento. En la última década, la producción mundial de cereales ha crecido un 14%, mientras que la de carne, leche y huevos lo ha hecho un 15, 18  y 22% respectivamente (FAO, 2022). Buena parte de este incremento se destina a alimentar al ganado, no a las personas, lo que agrava el impacto ambiental del sistema.

Según Torrejón, la aplicación de la biotecnología en estos procesos “facilita la obtención de proteínas con perfiles nutricionales mejorados y adaptados a diferentes necesidades de la población, con una funcionalidad y calidad sensorial cada vez mayores”. De este modo, las proteínas alternativas no solo ayudan a satisfacer la creciente demanda alimentaria mundial, sino que “aportan sostenibilidad, resiliencia e innovación a los sistemas alimentarios”.

La fermentación de precisión y el cultivo celular se sitúan entre las tecnologías más prometedoras. “Ambos procesos requieren mucha menos superficie cultivable y generan menos emisiones que la ganadería convencional”, señala Torrejón. “Permiten obtener proteínas y grasas con alto valor nutricional y funcional, sin necesidad de recurrir a animales”.

En cuanto a la gestión de residuos, la experta destaca el papel de la ingeniería de microorganismos y el diseño de bioprocesos avanzados: “Estas herramientas permiten valorizar subproductos de la cadena alimentaria, transformándolos en nuevos ingredientes, biofertilizantes o fuentes de energía, en línea con los principios de la economía circular”.

El compromiso con la sostenibilidad también alcanza la gestión del agua. “La biotecnología lleva años ofreciendo soluciones para el tratamiento de aguas residuales, y hoy se avanza en procesos combinados, como los bioelectroquímicos - procesos que utilizan microorganismos y electrodos-, que permiten tratar aguas con alta carga orgánica y elevada salinidad”, explica.

Otro de los campos en expansión es la valorización del CO₂. “La biotecnología nos permite transformar este gas de efecto invernadero en una fuente de carbono útil para producir distintos compuestos, incluidas proteínas alternativas”, apunta Torrejón, subrayando que este enfoque “ayuda a cerrar ciclos de materiales y reducir la huella ambiental de la industria alimentaria”.

En conjunto, la biotecnología se consolida como un motor de sostenibilidad y una herramienta esencial para “disminuir la huella ambiental y favorecer la transición hacia modelos de producción más responsables y respetuosos con el medio ambiente”.

Retos y desafíos

Uno de los principales retos tecnológicos es lograr procesos eficientes y económicamente viables para producir proteínas alternativas a gran escala, manteniendo la calidad, seguridad y estabilidad del producto. “Los avances son mayores en las proteínas vegetales y de fermentación que en el cultivo celular, que aún afronta desafíos para un escalado industrial viable”, explica Ana Torrejón Cabello, responsable de Microbiología y Biotecnología Industrial.

En el ámbito científico, los desafíos se centran en mejorar los perfiles nutricionales, sensoriales y funcionales de las proteínas, mediante la ingeniería de microorganismos, el diseño de medios de cultivo y tecnologías innovadoras de purificación y procesado.

Además, el marco regulatorio europeo exige rigurosas evaluaciones de seguridad para la autorización de nuevos alimentos, lo que puede ralentizar su llegada al mercado. A ello se suma la necesidad de favorecer la aceptación social, comunicando con transparencia el origen, los beneficios y la seguridad de estas fuentes proteicas para impulsar su incorporación en la dieta cotidiana.

La colaboración es clave

La colaboración entre centros tecnológicos, la industria y las administraciones públicas es clave para acelerar la implantación de las proteínas alternativas y consolidar su papel en la transición hacia sistemas alimentarios sostenibles.

Desde AINIA destacan que “los centros tecnológicos aportan conocimiento científico, capacidades de investigación y desarrollo, así como acceso a tecnologías innovadoras que permiten mejorar tanto el perfil nutricional como las propiedades funcionales y sensoriales de estas proteínas”. Además, añaden que su papel resulta esencial para “facilitar el escalado preindustrial de los procesos y validar la viabilidad técnica antes de su llegada al mercado”.

Por su parte, “la industria es la que permite dar el salto al escalado final y a la validación real de estos desarrollos, adaptando los procesos a las necesidades de producción y consumo”, explican desde AINIA. En este sentido, su implicación es fundamental para asegurar que los avances científicos se traduzcan en productos accesibles, seguros y competitivos.

En cuanto a las administraciones, “deben favorecer un marco regulatorio claro, ágil y adaptado a las particularidades de las proteínas alternativas, garantizando la seguridad, la trazabilidad y la confianza del consumidor”. También pueden impulsar la innovación mediante políticas públicas, incentivos fiscales y programas de apoyo específicos. “Solo a través de una colaboración estrecha y alineada entre ciencia, industria y política podremos acelerar la transferencia tecnológica, superar las barreras regulatorias y aumentar la aceptación social”, concluyen.

Como recordaba QU Dongyu, director general de la FAO, en el Foro Mundial de la Alimentación 2024: “Las medidas que tomamos hoy repercutirán directamente en el futuro. Debemos producir más con menos. Trabajemos por un futuro más inclusivo y equitativo.”