Levaduras capaces de producir leche y otros productos lácteos

La ganadería, especialmente la intensiva, genera más Gases de Efecto Invernadero (GEI) que todos los automóviles y furgonetas combinados, ocupa el 25 % de la superficie terrestre y utiliza el 70 % de las tierras agrícolas. 

El método de pastoreo cero, donde las vacas no tienen acceso a pastos, conlleva serios problemas de bienestar. Las vacas pueden sufrir de laminitis, mastitis (responsable del 16,5 % de las muertes de vacas), y un 13 % en los EEUU se vuelve infértil. Además, el confinamiento en establos puede causar daños en las pezuñas, aumentar la cojera y exponerlas a enfermedades.

Adicionalmente, la producción de leche consume grandes cantidades de agua, y la eficiencia de las vacas en la conversión de nutrientes es muy baja, alcanzando apenas un 3 %. Sin innovaciones sostenibles, las emisiones y el impacto ambiental del sector lácteo continuarán en aumento.

Panorama y cifras del mercado lácteo

Según las proyecciones de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura), la producción mundial de leche en 2023 alcanzará los 950 millones de toneladas, lo que representa un aumento interanual del 1,3 %, un ritmo más acelerado en comparación con el crecimiento del 0,6 % registrado en 2022. 

Europa encabeza la producción mundial de leche, alcanzando 143 millones de toneladas en 2023. Los principales productores incluyen Alemania, Francia, Países Bajos, Polonia, Italia, Irlanda y España, que en conjunto representan más del 77 % de la producción europea.

Según la Federación Nacional de Industrias Lácteas (Fenil), en 2023 la industria láctea española procesó más de 8,2 millones de toneladas de leche, principalmente de vaca, oveja y cabra. La producción de leche de vaca en España representó aproximadamente el 5 % del total comunitario, mientras que la de oveja y cabra alcanzó el 15 % y el 20 %, respectivamente, posicionando a España como el segundo mayor productor de la UE en estos tipos de leche.

La producción nacional de leche de vaca se mantuvo estable en 2023, con una reducción del 2 % en comparación con los niveles de 2021. La producción de leche de oveja y cabra registró caídas aproximadas del 3 %, acumulando descensos del 5 % y 10 %, respectivamente, en los últimos dos años.

Las entregas de leche de vaca se estabilizaron en 7,33 millones de toneladas en 2023, tras un descenso en 2022. Anualmente, la industria española produce alrededor de 7,7 millones de toneladas de productos lácteos.

En cuanto al consumo, según la Fenil, en 2023 se mantuvo prácticamente estancado, con un crecimiento del 0,16 % respecto al año anterior. Aunque las ventas aumentaron en valor debido al alza de precios, categorías como yogures y postres disminuyeron un 3,1 %, y los batidos un 2,5 %, mientras que la leche líquida creció un 1,8 %. Las ventas de quesos aumentaron un 1,1 %, pero los quesos tradicionales españoles cayeron más del 3 %.

En definitiva, el sector lácteo es un pilar estratégico de la industria agroalimentaria española, generando más de 60.000 empleos directos. 

En 2023, la facturación de la industria láctea en España alcanzó aproximadamente 15.580 millones de euros.

No obstante, la industria láctea enfrenta importantes desafíos ambientales y potenciales riesgos para la salud, dependiendo del tipo de producción utilizado.

Principales impactos de la industria láctea

Según la FAO, cada década la huella de carbono de los productos lácteos aumenta un 18 %, junto con el crecimiento de la producción de leche y las emisiones de GEI.

Datos de Our World in Data muestran que la leche de vaca tiene un impacto ambiental significativamente mayor que las alternativas vegetales en todos los indicadores: 

• Genera tres veces más emisiones de GEI.
• Utiliza diez veces más tierra.
• Consume entre dos y veinte veces más agua dulce.
• Provoca niveles mucho más altos de eutrofización.

Aunque en España las ventas de bebidas vegetales crecieron un 5,8 % en 2022, según la Radiografía del Plant-Based en España 2023, muchos consumidores siguen prefiriendo las opciones tradicionales de leche debido a sus propiedades organolépticas únicas. 

Aparte de los impactos ambientales, la ganadería intensiva en algunos países utiliza hormonas de crecimiento, como la hormona bovina recombinante (rBGH/rBST), lo que puede afectar negativamente tanto la salud humana como la calidad de los productos lácteos. 

La rBST, desarrollada mediante edición genética para estimular el crecimiento en las vacas, ha sido objeto de controversia debido a sus posibles efectos adversos, como el aumento en los niveles de IGF-1, que podría contribuir al desarrollo de tumores.

El consumo de leche de vacas tratadas con rBST se ha vinculado con un mayor riesgo de cáncer de próstata, mama y colorrectal en humanos. Estos métodos intensivos de producción láctea no sólo presentan riesgos para la salud de las vacas, sino también para los consumidores.

La legislación vigente en la UE prohíbe el uso de rBST en sus países miembros, pero permite la importación de leche y productos lácteos provenientes de animales tratados con rBST, siempre que se cumplan las normativas de etiquetado correspondientes.

En este contexto, el sector está explorando alternativas biotecnológicas para la producción sostenible de leche a partir de microorganismos, con el objetivo de replicar tanto las características sensoriales como la composición del producto tradicional.

La agricultura celular y la fermentación de precisión: su potencial para la producción de leche

La agricultura celular es una técnica que permite producir alimentos de origen animal mediante el cultivo de células, en lugar de depender de los animales. Utiliza células madre, ingeniería de tejidos, fermentación de precisión y edición genética para desarrollar productos como tejido muscular, cuero, huevos e incluso leche. 

El objetivo principal es producir productos finales idénticos a los de origen animal o vegetal, pero mediante un proceso de producción más sostenible.

En lugar de usar vacas para producir leche, se puede utilizar levadura genéticamente modificada para fabricar proteínas lácteas a través de fermentación. Esta levadura convierte azúcares simples en proteínas de leche, que luego se combinan con agua y nutrientes para crear una leche idéntica a la de vaca, eliminando la dependencia animal.

La levadura, un hongo esencial en la agricultura acelular, funciona como una 'fábrica' para producir grasas y proteínas, como las de la leche, sin formar parte del producto final. A diferencia de la carne o el cuero, genera productos acelulares que no contienen material celular ni organismos vivos.

En combinación con la fermentación de precisión, que utiliza microorganismos modificados genéticamente para convertir azúcares en productos específicos de alta pureza, como las proteínas lácteas, los científicos emplean técnicas de biología molecular para dirigir la producción de moléculas orgánicas complejas, optimizando el proceso a partir de fuentes naturales.

Se introduce ADN de vaca en la levadura para que esta produzca proteínas presentes en la leche, como la caseína y el suero. El suero aporta propiedades espumantes y emulsionantes que mejoran la sensación en boca, mientras que la caseína, por su capacidad coagulante, es esencial en la elaboración de queso. Estas proteínas permiten crear productos lácteos sin animales, replicando las cualidades organolépticas clave de la leche de vaca.

Para la producción a gran escala, la fermentación se realiza en un biorreactor. A medida que la levadura consume el azúcar y se multiplica, produce grandes cantidades de proteínas. Posteriormente, la proteína se separa de la levadura, se filtra, purifica y seca, obteniendo proteína en polvo pura. Esta proteína, que incluye caseína y suero, se mezcla con agua y nutrientes, dando lugar a leche líquida, apta para la elaboración de productos lácteos como helado, queso y yogur.

La expansión de esta tecnología puede complementar las opciones de bebidas alternativas a la leche de origen animal. Al mismo tiempo, los métodos tradicionales que respetan los ciclos naturales y promueven el bienestar animal continuarán ofreciendo productos lácteos de alta calidad para los consumidores.

A continuación, se presentan dos startups que están desarrollando productos lácteos a partir de levaduras, impulsando la sostenibilidad en el sector.

Casos de éxito

- Imagindairy

La startup Imagindairy nació de una alianza entre empresarios y científicos de la Universidad de Tel Aviv con el objetivo de producir leche en laboratorio utilizando levaduras en lugar de vacas. Su meta es crear productos lácteos que mantengan el mismo sabor, textura y valor nutricional que la leche tradicional, pero sin los impactos ambientales ni los dilemas éticos asociados a la ganadería.

Imagindairy está transformando la producción láctea al desarrollar proteínas lácteas sin origen animal mediante fermentación de precisión. Sus productos, libres de lactosa, hormonas y colesterol, integran sostenibilidad e innovación. 

En enero de 2024, la empresa escaló su producción industrial y obtuvo la aprobación regulatoria para sus proteínas, consolidando su posición en el mercado de alternativas lácteas sostenibles.

Con un biorreactor con 100.000 litros de capacidad de fermentación, Imagindairy espera lanzar su proteína de suero en EEUU en 2024. La compañía emplea inteligencia artificial y aprendizaje automático para optimizar el proceso de fermentación, y a pesar de los retos de escalabilidad, su objetivo es ofrecer productos lácteos sostenibles y libres de origen animal a un costo competitivo con los lácteos tradicionales.

- Bon Vivant

Bon Vivant, una startup francesa, utiliza fermentación de precisión y levaduras nutricionales para producir proteínas lácteas de manera sostenible. 

La empresa llevó a cabo una Evaluación del Ciclo de Vida (LCA) para comparar el impacto ambiental de producir 2.160 toneladas de proteína láctea mediante fermentación de precisión con la producción tradicional de leche de vaca. Los resultados mostraron significativos beneficios ambientales: 

• 92 % menos uso de tierra.
• 96 % menos emisiones de GEI.
• 99 % menos consumo de agua.

De acuerdo con la compañía, para 2028, este método podría generar el equivalente a 65.662 toneladas de leche 'libre de animales'. Además, la biomasa residual del proceso puede reutilizarse para producir biogás o como alimento para mascotas, promoviendo aún más la economía circular y la sostenibilidad en la industria agroalimentaria.