Agricoltura cellulare per il cibo del futuro
Produzione di alimenti innovativi e biointelligenti dal laboratorio alla scala pilota
Proteine, grassi o aromi dall'agricoltura cellulare: microrganismi e funghi stanno aprendo nuove strade per la produzione di alimenti e ingredienti alimentari alternativi. Ciò che è già un successo su scala di laboratorio pone ai ricercatori delle sfide quando si tratta di trasferirlo a quantità maggiori. La piattaforma scalabile di agricoltura cellulare di Hohenheim viene ora sviluppata nell'ambito del progetto C.A.T.A.L.I.S.T.. L'Università di Hohenheim a Stoccarda sta ricevendo un finanziamento di 1,1 milioni di euro dal Fondo europeo di sviluppo regionale (FESR) per la sua costruzione. Oltre all'Istituto di Scienze e Biotecnologie Alimentari, la piattaforma di bioreattori sarà aperta anche alle istituzioni partner della regione.
Conservazione delle risorse e lungimiranza: presso l'Università di Hohenheim si sta sviluppando una piattaforma bioreattore scalabile per la produzione di alimenti sostenibili a base di cellule, dal laboratorio alla scala pilota (immagine simbolica).
Universität Hohenheim
Alla luce della crescente scarsità di terreni, dei mercati interconnessi a livello globale e delle crescenti esigenze di sostenibilità e benessere degli animali, il sistema agricolo e alimentare è sottoposto a una notevole pressione di cambiamento a livello mondiale.
L'agricoltura cellulare, come è conosciuta a livello internazionale, è un approccio promettente. Utilizza processi biointelligenti e biotecnologici per produrre alimenti e ingredienti preziosi da microrganismi o funghi. Tuttavia, il prerequisito è che questi processi possano essere scalati in modo affidabile per produrre quantità maggiori e contribuire così a un approvvigionamento resiliente e rispettoso delle risorse.
Sotto la guida del Dipartimento di alimenti di origine vegetale, in collaborazione con l'Ufficio di Bioeconomia dell'Università di Hohenheim, si sta sviluppando un moderno sistema di bioreattori in cui tutti i processi produttivi possono essere eseguiti dal laboratorio alla scala pilota.
"Il cibo prima di tutto"
"Con C.A.T.A.L.I.S.T. possiamo produrre prodotti a base cellulare in quantità sufficiente per studiarli ulteriormente in tutte le discipline, ad esempio per quanto riguarda le proprietà tecnologiche o gli effetti sulla salute", spiega il professor Mario Jekle del Dipartimento di alimenti di origine vegetale.
Il progetto segue il principio guida del "Food First". I microrganismi e i funghi trasformano principalmente la biomassa e i flussi collaterali in alimenti di alta qualità e ingredienti funzionali. Le materie prime provenienti dall'agricoltura tradizionale possono servire come base per i supporti nutritivi e sono combinate con la fermentazione di precisione e il controllo digitale del processo.
"Ad esempio, i componenti ricchi di proteine per l'alimentazione umana possono essere ottenuti dal siero di latte acido o dai panelli della lavorazione della soia. Idealmente, i residui rimanenti possono essere ulteriormente raffinati e inseriti in altri cicli di utilizzo", spiega la dott.ssa Sabina Paulik, responsabile del gruppo di lavoro Proteine funzionali e biopolimeri presso il Dipartimento di alimenti di origine vegetale.
Una nuova forma di agricoltura
Per l'Università di Hohenheim, C.A.T.A.L.I.S.T. è molto più di un progetto infrastrutturale: Il progetto rafforza ulteriormente il profilo di Hohenheim nel campo della bioeconomia e della ricerca sui sistemi agricoli e alimentari sostenibili. L'Università sta inoltre facendo leva su un suo particolare punto di forza: Combinando la produzione alimentare basata su cellule con le forme esistenti di agricoltura all'aperto e al chiuso, sta colmando il divario tra l'agricoltura tradizionale e la moderna produzione alimentare biotecnologica.
"Questo sistema consente una forma nuova e complementare di produzione alimentare che non avviene tradizionalmente nei campi o nelle serre. Ciò assegna ruoli più ampi alle scienze agrarie e alimentari e consente nuove collaborazioni, domande innovative e forme lungimiranti di utilizzo della biomassa", afferma il professor Jekle.
L'integrazione del settore specialistico della fitopatologia e dei processi biotecnologici per una riproduzione di precisione sicura avvicinerà ulteriormente le scienze agricole e alimentari". Il C.A.T.A.L.I.S.T. rafforzerà ulteriormente la cooperazione tra le aree specialistiche e le facoltà dell'Università di Hohenheim e accelererà il trasferimento alla ricerca orientata all'applicazione", è convinto.
C.A.T.A.L.I.S.T. colma il gap infrastrutturale
C.A.T.A.L.I.S.T. ha sede presso l'Istituto di Scienze Alimentari e Biotecnologie dell'Università di Hohenheim. La piattaforma interdisciplinare è aperta a tutti i dodici dipartimenti dell'Istituto, al Dipartimento di Fitopatologia della Facoltà di Scienze Agrarie, alle discipline vicine e ad altre istituzioni della regione. In quanto parte di un centro di trasferimento di recente creazione, è anche orientata al trasferimento delle conoscenze in modo che i risultati della ricerca possano essere rapidamente tradotti in applicazioni commerciali e prodotti commerciabili.
"Con il progetto C.A.T.A.L.I.S.T., l'università sta colmando una lacuna fondamentale nella sua infrastruttura esistente. In futuro, le fasi di scalabilità potranno essere sviluppate, ottimizzate e testate in modo indipendente, senza dover ricorrere a partner esterni", afferma la dott.ssa Evelyn Reinmuth, responsabile dell'Ufficio di Bioeconomia.
Produzione alimentare sostenibile e basata sulla conoscenza nelle regioni metropolitane
I processi indoor, in particolare, aumentano la resilienza dei sistemi alimentari perché consentono la produzione di cibo anche quando la terra scarseggia o le condizioni agricole sono sfavorevoli. "Per le regioni con un'elevata competizione per la terra, come la regione metropolitana di Stoccarda e gran parte del Baden-Württemberg, questo apre nuove prospettive di diversificazione e creazione di valore", spiega il dottor Reinmuth.
"Grazie alla stretta interconnessione tra scienze alimentari, scienze agrarie, biotecnologie e digitalizzazione, possiamo ricercare processi produttivi innovativi in una fase precoce, formare specialisti qualificati e gettare le basi per un approvvigionamento alimentare del futuro resiliente, sostenibile e basato sulla conoscenza", prosegue la dottoressa.
Il progetto è strettamente integrato nell'ecosistema di innovazione della bioeconomia di Stoccarda e collabora con le organizzazioni regionali per lo sviluppo delle imprese, la Camera di Commercio e dell'Industria, le istituzioni Fraunhofer, Umwelttechnik BW e le reti nazionali e internazionali.
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