ÄIORedOil, un aceite microbiano aún en fase de desarrollo, con la mira puesta en segmento de los alimentosÄIO
Tres años después de su creación, la startup biotecnológica ÄIO acaba de sacar al mercado su primer producto: un aceite con alto contenido de grasas, fibras y proteínas, elaborado a partir de residuos agroindustriales y levaduras oleaginosas, un tipo de microorganismo. Con sede en Tallin, la capital de Estonia, un país europeo situado a orillas del mar Báltico, la empresa fue fundada por la biotecnóloga brasileña Nemailla Bonturi, oriunda de São Paulo, y el bioingeniero estonio Petri-Jaan Lahtvee, investigadores de la Universidad Tecnológica de Tallin (TalTech).
Con una composición similar a la de los aceites vegetales tradicionales, el nuevo producto se presenta en forma de polvo, o como suele decirse en la jerga del sector, se trata de un aceite encapsulado, que ya ha obtenido la autorización de las autoridades reguladoras europeas para su uso como ingrediente en la fabricación de cosméticos. Una segunda innovación, un aceite líquido de color rojo bautizado RedOil, destinado al sector alimentario, se encuentra en una fase avanzada de desarrollo. Está previsto enviar una solicitud de autorización a los organismos reguladores europeos antes de que finalice el año.
Los aceites microbianos o aceites de célula única (SCO, por sus siglas en inglés), tal como se les conoce, pueden convertirse en una alternativa a la grasa animal y a los aceites vegetales, como el de palma, que está presente en alrededor del 50 % de los alimentos envasados y hasta en el 80 % de los cosméticos y productos de higiene. De ganar escala, podrían utilizarse para la fabricación de biodiésel y combustible sostenible de aviación (SAF, por sus siglas en inglés), una ruta tecnológica que está adoptando la industria aeronáutica para reducir la huella de carbono del sector aéreo (lea en Pesquisa FAPESP, ediciones nº 317 y 337).
ÄIOAceite encapsulado elaborado por la startup con sede en EstoniaÄIO
“Somos una de las empresas pioneras en el mundo en este mercado”, celebra Bonturi, quien se mudó a Estonia en 2016, luego de culminar su doctorado. Fue parte de la primera promoción de graduados en biotecnología de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de Assis, y realizó su maestría y su doctorado en la Universidad de Campinas (Unicamp), bajo la dirección del ingeniero químico Everson Alves Miranda, estudioso de los aceites microbianos en Brasil.
“Mi doctorado se centró en el estudio de los aceites microbianos como materia prima para la producción de biodiésel. Tras defender mi tesis, la inestabilidad política imperante en el país [en 2016] me impulsó a buscar oportunidades en Europa. Encontré una vacante en la Universidad de Tartu, en Estonia, para investigar las levaduras como fábricas microbianas, en un grupo dirigido por Petri [Lahtvee]. Los requisitos coincidían con mi pericia en la materia: biología sintética y bioprocesos”, recuerda.
La colaboración con Alves Miranda continuó y varios doctorandos de Unicamp recibieron becas para participar en sus investigaciones en Estonia. “Lahtvee comenzó a interesarse por las levaduras oleaginosas, que se convirtieron en el tema de investigación principal del grupo. Con los avances de la investigación, nos dimos cuenta de que el aceite microbiano tenía aplicaciones con mayor potencial económico en los sectores de alimentos y de cosméticos. En 2022, cuando ya nos habíamos trasladado a la TalTech, fundamos ÄIO”, recuerda Bonturi.
ÄIOGrasa hecho por ÄIOÄIO
Las ventajas de los microbianos
Los aceites microbianos pueden elaborarse no solamente partiendo de levaduras ‒ÄIO utiliza Rhodotorula toruloides en sus fótmulas‒, sino también a partir de bacterias, algas y hongos oleaginosos, como se denomina a los microorganismos que contienen más de un 20 % de su masa seca en lípidos. “Sus componentes principales son los triacilgliceroles, moléculas que, al esterificarse [un tipo de reacción química que abarca a un ácido graso y un alcohol] pueden dar lugar al biodiésel, y los carotenoides, que son compuestos pigmentados liposolubles presentes en vegetales y alimentos de origen animal”, explica Alves Miranda, quien se jubiló el año pasado pero sigue codirigiendo a estudiantes de doctorado en esta línea de investigación.
Dos ventajas importantes de estos aceites sobre los vegetales, destaca el ingeniero, consiste en que no compiten por tierras cultivables productoras de alimentos y que mitigan las emisiones de carbono hacia la atmósfera. Se estima que el mercado de los aceites vegetales y las grasas animales produce más de 1 millón de toneladas de dióxido de carbono (CO2) al año: en 2023 se generaron en el mundo alrededor de 53 gigatoneladas de CO2 equivalente, una magnitud internacional que establece una equivalencia entre todos los gases de efecto invernadero (metano, óxido nitroso y otros) y el CO2. “Nuestros aceites y grasas utilizan entre un 74 % y un 97 % menos de tierras que los convencionales y se producen de manera sostenible, lo que reduce considerablemente las emisiones de CO2”, dice Bonturi.
El menor tiempo de fabricación es una de las características de los aceites microbianos. Mientras que la producción de aceites vegetales depende de la siembra, el cultivo, la cosecha y el procesamiento de plantas oleaginosas ‒un proceso que lleva meses o años, requiere un alto consumo de agua y ocupa extensas áreas–, los aceites microbianos se producen en unas pocas horas en reactores, tanques en donde se colocan los microorganismos junto con un sustrato que les servirá de alimento para crecer.
Wesley Cardoso Generoso / Cristiele Saborito da Silva / Bruno Motta Nascimento / CNPEMAcumulación de lípidos en la levadura oleaginosa observada mediante tinción fluorescente con rojo NiloWesley Cardoso Generoso / Cristiele Saborito da Silva / Bruno Motta Nascimento / CNPEM
“En términos muy sencillos, sería como si en lugar de transformar los azúcares en alcohol, tal como ocurre en el proceso tradicional de fabricación de cerveza o vino, la levadura se alimentase del azúcar y engordara. Por supuesto que se trata de vías metabólicas diferentes”, dice Bonturi. “Después del cultivo, separamos y recogemos las levaduras. En el caso de la biomasa seca de nuestra levadura [el aceite encapsulado], tenemos una fase de secado. Para obtener el aceite líquido es necesario añadir una etapa de extracción después de la recolección de las levaduras”.
Se pueden utilizar diversos sustratos para el cultivo, como la caña de azúcar, el almidón de maíz o los residuos de las industrias alimentaria, agrícola y maderera. ÄIO utiliza aserrín, el principal subproducto generado en Estonia, rico en xilosa, un tipo de azúcar. “Los microorganismos no necesitan cultivarse a partir de residuos, pero el uso de esta materia prima contribuye a su sostenibilidad ambiental y económica”, subraya Alves Miranda, quien recibió el apoyo de la FAPESP para llevar a cabo sus investigaciones.
Según el ingeniero, la fase de cultivo del microorganismo oleaginoso es un punto clave para el éxito y la economía del proceso. “El reto es disponer de medios de cultivo con fuentes de carbono y energía, contenidas en los azúcares, de bajo costo y que permitan una alta productividad del biorreactor”, informa Alves Miranda. En la etapa de recuperación y purificación del bioproducto, destaca, es importante no utilizar disolventes tóxicos.
ÄIOBonturi en el laboratorio de investigaciones de la empresa en Tallin, EstoniaÄIO
“La utilización de microorganismos para convertir compuestos de bajo costo –como los residuos de la agroindustria– en proteínas, aceites u otras moléculas de alto valor agregado es una estrategia interesante para no tener que recurrir a las fuentes tradicionales, como son los animales y las plantas”, subraya el ingeniero químico Andreas Karoly Gombert, de la Facultad de Ingeniería de Alimentos de la Unicamp, experto en levaduras. “Siempre que la naturaleza de las moléculas sea la misma o similar, los aceites microbianos pueden constituir una opción para sustituir a los aceites vegetales en la fabricación de cosméticos, alimentos industrializados y artículos de higiene.”
ÄIO cuenta con una planta piloto con una capacidad de 300 litros. La estructura se utiliza para realizar pruebas con levaduras y optimizar el proceso. La producción comercial, por el momento, se subcontrata a fábricas externas. En un lapso de dos o tres años, la startup pretende contar con una planta propia para la fabricación a escala industrial. Al mismo tiempo, tiene previsto licenciar la tecnología a quienes estén interesados en producir el insumo. La escalabilidad de la producción sigue siendo un desafío que la empresa debe superar.
Hasta el momento, ÄIO, formada por 20 empleados e investigadores, lleva recaudados más de 8 millones de euros en subsidios para la investigación científica y 7 millones de euros en capital privado. A finales de 2024, la empresa resultó ganadora en la categoría de Alimentos en los Baltic Sustainability Awards, un evento que reunió a más de 70 empresas innovadoras del Báltico. Por esos días, Bonturi también fue galardonada por la Unicamp con el premio Egresso Destaque.
“Fue un reconocimiento a su trayectoria como investigadora. Desde pequeña, Nemailla soñaba con ser científica”, comenta Alves Miranda. “Tiene una gran capacidad para aprender, interactuar con diferentes grupos y aceptar retos. Tuvo la audacia de irse a un país desconocido y, en poco tiempo, pasó de ser posdoctoranda de Lahtvee a directora del laboratorio de investigación y socia suya en ÄIO”.
ÄIOAserrín utilizado como sustrato para el crecimiento de las levaduras oleaginosasÄIO
El grupo de Alves Miranda y Bonturi publicó alrededor de 20 artículos sobre el tema. La conversión de xilosa en aceite microbiano por R. toruloides mediante diferentes condiciones de cultivo, como el uso de luz y el agregado de peróxido de hidrógeno, fue el tema central de un trabajo publicado en la revista Frontiers in Bioengineering and Biotechnology en 2020. “La irradiación de luz dio como resultado un 70 % más de carotenoides y un 40 % más de lípidos en comparación con las condiciones entonces establecidas como ideales para el crecimiento. Por su parte, la presencia de peróxido de hidrógeno, la popular agua oxigenada, no afectó la producción de carotenoides, pero dio lugar a un alto contenido de lípidos”, resume Alves Miranda.
Un trabajo más reciente, publicado en la revista Journal of Cleaner Production en 2022, presentó un análisis técnico-económico-ambiental de la producción integrada de bioetanol de primera generación, bioelectricidad y biodiésel en una biorrefinería de caña de azúcar, en la que el aceite microbiano de la levadura R. toruloides alimentaría la unidad productora de biodiésel. Los autores arribaron a la conclusión de que el proceso integrado muestra un rendimiento económico positivo, lo que indica que es una opción industrial viable.
“El equipo del profesor Alves Miranda sobresale en la construcción de conocimiento científico en el campo de la ingeniería microbiana, con énfasis en el desarrollo de biorrefinerías”, comenta el biólogo Rafael Silva Rocha, fundador de la empresa de big data genómico ByMyCell y docente de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto de la Universidad de São Paulo (FMRP-USP) entre 2015 y 2022. “Nuestro grupo se centró en el desarrollo de enfoques en biología sintética para el uso de aceites microbianos como precursores de moléculas de alto valor agregado”, dice.
ÄIOCosméticos elaborados con el aceite producido por ÄIOÄIO
Combustible de aviación
En el Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM), en Campinas, São Paulo, los investigadores evalúan la producción de combustible de aviación sostenible partiendo de aceites microbianos derivados del jugo de la caña de azúcar. El proceso implica la extracción y el tratamiento fisicoquímico del jugo, seguido de la conversión de azúcares en lípidos por levaduras oleaginosas, según un artículo publicado en enero en la revista Bioresource Technology.
“El proceso de hidrotratamiento de ésteres y ácidos grasos [Hefa] es la principal tecnología utilizada para la producción de SAF, pero la disponibilidad limitada de materias primas convencionales y las posibles implicaciones para la sostenibilidad limitan su escalabilidad”, dice la ingeniera química Tassia Lopes Junqueira, líder de la investigación. En este contexto, afirma, los aceites microbianos constituyen una alternativa prometedora. “Un obstáculo que hay que superar es el alto costo de producción del aceite microbiano, debido a la necesidad de biorreactores aeróbicos de gran tamaño”, dice Lopes Junqueira.
Según el estudio publicado en Bioresource Technology, el costo de producción de SAF a partir de aceites microbianos se estima entre 1,83 y 3 dólares por litro, un valor hasta cuatro veces superior al del jet fuel de origen fósil, pero compatible con otras rutas de combustible sostenible. “El uso de aceites microbianos puede multiplicar por cuatro el rendimiento de SAF por hectárea en comparación con el aceite de soja”, destaca Junqueira. Con base en estos resultados, los próximos pasos del equipo del CNPEM incluyen la prospección y la manipulación genética de levaduras oleaginosas de la biodiversidad brasileña. “Este esfuerzo es fundamental para viabilizar la producción de aceite microbiano a gran escala y aumentar su competitividad económica”.
Este artículo salió publicado con el título “Biofábricas de aceites sostenibles” en la edición impresa n° 351 de mayo de 2025.
Proyectos
1. De la fábrica celular a la biorrefinería integrada biodiésel-bioetanol: un abordaje sistémico aplicado a problemas complejos a micro y macroescala (no 16/10636-8); Modalidad Programa Bioen; Investigador responsable Roberto de Campos Giordano (UFSCar); Inversión R$ 11.449.535,74.
2. Un estudio integrado de la producción de single cell oil con levaduras no convencionales partiendo del hidrolizado hemicelulósico y de su recuperación celular por flotación con miras a su aplicación en biorrefinerías (no 13/03103-5); Modalidad Ayuda de Investigación – Regular; Investigador responsable Everson Alves Miranda (Unicamp); Inversión R$ 224.737,72.
3. Desarrollo de un adsorbente selectivo para el proceso de purificación de ADN plasmídico apuntando a su aplicación en estudios de terapia génica y vacunación con ADN (nº 07/58430-0); Modalidad Ayuda de Investigación – Regular; Investigador responsable Everson Alves Miranda (Unicamp); Inversión R$ 121.990,62.
Artículos científicos
PINHEIRO, M. J. et al. Xylose metabolismo and effect of oxidative stress on lipid and carotenoid production in Rhodotorula toruloides: insights for future biorefinery. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. v. 8. 19 ago. 2020.
LONGATI A. A. et al. Microbial oil and biodiesel production in an integrated sugarcane biorefinery: Techno-economic and life cycle assessment. Journal of Cleaner Production. v. 379. 15 dic. 2022.
MARCHEZAN, A. N. et al. Alternative feedstocks for sustainable aviation fuels: Assessment of sugarcane-derived microbial oil. Bioresource Technology. v. 416. ene. 2025.
