Startup chilena desarrolla tecnología para producir proteínas artificiales a bajo costo

12/09/2024

Nalca Biotech, que integra el parque de negocios de la Fundación Ciencia & Vida, lanzó su primer prototipo que automatiza un proceso de producción continuo para crear nuevas materias primas en la industria de Alimentos, Agricultura y Salud Animal.  

• Su objetivo es contribuir a que las empresas de biotecnología escalen su capacidad de elaboración, en particular aquellas que utilizan la fermentación para generar nuevos macronutrientes de alto valor biológico o ingredientes. 
• Se estima que a mediados de este siglo se duplicará la necesidad de proteínas para alimentar a la población mundial; la industria proyecta alcanzar ventas por más de US $100 mil millones al año 2040, con un menor impacto en emisiones, uso de los suelos y gasto de agua.

La startup chilena de base científico-tecnológica, Nalca Biotech, perteneciente al parque de negocios de la Fundación Ciencia & Vida, desarrolló su primera máquina para automatizar el proceso de producción de ingredientes en la industria alimentaria. 

Este sistema tiene como objetivo optimizar la elaboración de materias primas, en especial aquellas basadas en fermentación, un proceso que utiliza microorganismos para manufacturar proteínas y otros ingredientes. Se estima que, a escala global, la demanda de proteínas se duplicará en los próximos 25 años, lo que aumentará las oportunidades para un mercado con perspectivas exponenciales de evolución: una tasa de crecimiento del 46 por ciento anual en esta década y ventas por más de US$100 mil millones al año 2040, señala el CEO y cofundador de la empresa, Tomás Niklitschek. 

“El problema que resolvemos es la necesidad que tienen empresas de biotecnología de escalar su capacidad de producción y, específicamente, compañías que utilizan la fermentación para poder generar nuevas materias primas o ingredientes que puedan ser utilizados en las industrias de alimentos, agricultura o salud animal”, señaló este ingeniero civil en biotecnología con más de una década de experiencia en Chile y Estados Unidos.

La propuesta de esta firma ubicada en la Región de Los Lagos (específicamente en la comuna de Puerto Varas) es contribuir al desafío de disminuir los altos costos de biomanufactura por medio de líneas de producción continuas y modulares. Actualmente, el costo de los productos derivados de la fermentación es hasta cien veces más alto que el costo de los productos tradicionales, limitando el avance de este mercado.

Su desarrollo se basa en tres ejes: cambiar los procesos desde una configuración “batch” o por lotes a operaciones continuas, de manera de ofrecer múltiples cosechas por día; crear infraestructuras modulares por medio de la integración y automatización de diferentes procesos; y entregar flexibilidad productiva desde la escala de laboratorio hasta líneas industriales. Su tecnología ya ha sido validada a nivel de otras startups y se encuentran avanzando en colaboraciones con compañías del mercado local. 

Constanza Sigala, Directora de Negocios de la Fundación Ciencia & Vida, destacó que la propuesta de Nalca Biotech es transversal a los desarrollos de otras firmas biotecnológicas, al apoyar el escalamiento productivo de sus operaciones. En esta línea, la ejecutiva espera que los servicios de la compañía con sede en Puerto Varas también aporten al escalamiento de otras firmas del parque biotecnológico de la institución y el mercado local. 

“Para el ecosistema biotecnológico chileno es fundamental impulsar colaboraciones que permitan a las empresas del sector avanzar en conjunto. Proyectos como Nalca, además, demuestran el valor de los emprendimientos de base científica surgidos en nuestro país y su visión de aportar a desafíos de alta relevancia mundial y de un enorme potencial en los mercados”, señaló Sigala.

La fermentación de precisión y el uso de microorganismos para la obtención de proteínas tiene importantes beneficios para la humanidad. 

En primer lugar, podría ser de utilidad para satisfacer una demanda creciente de alimentos en el transcurso de este siglo, reduciendo, al mismo tiempo, la emisión de gases de efecto invernadero en comparación a los métodos tradicionales de origen animal. También disminuye el uso de tierra y agua, ofreciendo la posibilidad de diseñar soluciones amigables con el medio ambiente. 

Descentralizar la biotecnología

Para Constanza Sigala, el proyecto también representa una oportunidad para expandir a diversas regiones del país el desarrollo de emprendimientos de base científica. Y en particular en la zona sur de Chile, donde se está incubando un polo de desarrollo de iniciativas biotecnológicas, actualmente conectadas en el denominado “Patagonia Biotech Hub”. 

“Estamos en un momento importante para que la transferencia tecnológica en Chile se descentralice, impulsando buenas ideas que puedan surgir de zonas distintas a Santiago. Es nuestra visión como Fundación Ciencia & Vida dar cabida a esos proyectos y también expandir nuestro parque a otras áreas del conocimiento, más allá de la biomedicina. La visión de las startups de la zona sur del país es muy interesante y representa una experiencia a observar para todo el ecosistema científico nacional”, dijo la ejecutiva.

El respaldo de la Fundación Ciencia & Vida a la iniciativa se ha materializado, entre otros puntos, en la generación y protección de la propiedad intelectual desarrollada por Nalca, una cuestión, a juicio de Sigala, que es fundamental para las compañías biotecnológicas emergentes. El trabajo también se ha orientado en un segundo nivel a explorar oportunidades comerciales en el mercado, estableciendo conexiones con potenciales clientes.

“Para nosotros ha sido muy importante integrarnos al parque biotecnológico de la Fundación”, valora Niklitschek. “No solamente por el apoyo puntual en aspectos de propiedad intelectual, a través de su Director de Propiedad Intelectual y Transferencia Tecnológica Álvaro Martínez, u oportunidades de nuevos negocios, sino por toda la red internacional que han consolidado, particularmente en California, Estados Unidos. Nuestro objetivo es sacarle el máximo partido a esta colaboración y esperamos que este apoyo también se siga fortaleciendo en regiones y el sur de Chile”. 

“Nalca 1”

Nalca debe su nombre a una hierba gigante nativa de Chile y Argentina, considerada por los pueblos ancestrales como una planta madre y recolectada desde tiempos prehistóricos por sus usos medicinales y su gran valor nutricional. La planta tiene, en promedio, una altura de 2,5 metros y sus hojas pueden alcanzar los dos metros de ancho. 

Tomás Niklitschek explica que esta palabra de origen mapudungún tiene un paralelo con la visión de Nalca, la compañía biotecnológica, pues esta hierba endémica es catalogada como una planta esencial para los ecosistemas. “La nalca permite fijar el nitrógeno, un nutriente del aire, al suelo, y eso hace que la tierra sea más rica para desarrollarse. Creemos que la tecnología que estamos desarrollando permitirá que otras startups avancen más rápido y puedan llegar con más fuerza al mercado”.

La empresa partió en 2023, como resultado de la sociedad conformada por el propio Niklitschek y el ingeniero químico Felipe Tapia, quien trabajó diez años en el Instituto Max Planck en Alemania, donde obtuvo su doctorado y se especializó en la producción continua de virus para la industria farmacéutica. Luego de desarrollar su primera prueba de concepto, sumaron como cofundador a un ingeniero de software estadounidense, Tom Vaughan, con más de 25 años de experiencia trabajando para empresas en Europa, Silicon Valley y NASA. 

La llegada de Vaughan fue clave para automatizar la plataforma en la que trabajaron inicialmente y desarrollar un sistema operativo que permitiera integrar diversos componentes. 

Este fue el camino previo al reciente lanzamiento de su primer prototipo, el Nalca 1, una máquina que permite automatizar el proceso de fermentación a una escala de laboratorio. Esto supone migrar del modelo convencional de biomanufactura, por lotes, a una línea continua y automatizada. “Montamos una línea productiva a pequeña escala, pero que permite generar material de forma continua, 24-7, con poca intervención del operario”. Esta aproximación permite genera material suficiente para las primeras pruebas industriales sin la necesidad de comprar equipos costosos, como biorreactores, o externalizar la producción. 

Tomás Niklitschek define a la máquina como una combinación entre software y hardware, cuya simpleza permite integrarse de forma rápida a los sistemas productivos de los clientes. “Hoy tenemos un modelo en donde arrendamos la tecnología y la adaptamos rápidamente a los procesos productivos de nuestros usuarios, logrando programar, controlar y analizar dichos procesos de forma remota. Esto se puede escalar y replicar múltiples veces, lo que define el potencial del negocio: dar independencia y flexibilidad productiva con un sistema que permite bajar los costos de inversión y operación”.

Fermentación de precisión

Europa es la región que encabeza el mercado de la fermentación de proteínas globalmente, aunque los nuevos desarrollos de este sector se han multiplicado en todo el mundo en la última década. La disrupción de esta tecnología alimentaria radica en su apuesta por un proceso de producción que no requiere del uso de animales, es decir, que anula el fuerte impacto ambiental que produce la agricultura animal industrial. 

Además permite la mejora del perfil nutricional y funcional de los alimentos, en tanto se pueden controlar los ingredientes en todo el proceso de producción. Sin embargo, para materializar las expectativas depositadas en el sector, un elemento crucial es el escalamiento productivo. La obtención de fuentes alimentarias alternativas asoma como una oportunidad de masificar la disponibilidad de nutrientes fundamentales con un menor costo ambiental y económico. 

El cofundador de la empresa comenta que la fermentación es un proceso milenario en la humanidad: ha permitido producir alimentos de consumo masivo, tales como lácteos o vinos. Su enfoque tradicional ha evolucionado a la fermentación de biomasa, en la cual se crece un microorganismo en particular para generar una fuente de nutrientes. Así se llega a la etapa actual: la fermentación de precisión, donde una levadura o bacteria se modifica genéticamente para expresar una proteína, vitamina u otro producto de interés. 

“Al introducir un gen y modificar la estructura genética del microorganismo, éste se convierte en una suerte de fábrica para la obtención de materia prima. De esa forma tenemos un sistema súper controlado, que además es sostenible porque tiene una menor huella de carbono y menores requerimientos de insumos como el agua. Después viene todo un proceso industrial, de separación y purificación, donde el ingrediente o proteína se produce en grandes cantidades para finalmente obtener el producto final que es el que va al mercado”. 

Los avances van en línea con la evolución del campo de la biología sintética en las últimas décadas y la disminución de costos para desarrollar nuevos tipos de microorganismos. “Lo que Nalca 1 hace posible es cambiar el sistema productivo de una compañía para que la fermentación de biomasa o de precisión pueda ocurrir de forma más simplificada y económica”, acota el ingeniero civil en biotecnología.

Texto por Luis Francisco Sandoval, Agencia Inés Llambías Comunicaciones.