El suministro mundial de alimentos se enfrenta a una serie de amenazas, como el cambio climático, las guerras, las plagas y las enfermedades. Un organismo demasiado pequeño para que el ojo humano las vea, las microalgas, podrían ofrecer algunas respuestas.

Alimentar a una población mundial en crecimiento que, según las previsiones de las Naciones Unidas, alcanzará los 9.800 millones para 2050, y la necesidad de conservar los recursos naturales para las generaciones venideras puede parecer contradictorio al principio.

Pero una solución, aunque aún no está a la vista, ciertamente no está fuera de alcance. Recientemente, los científicos europeos han desarrollado un apetito por las microalgas, también llamadas fitoplancton, un subgrupo de algas formado por microorganismos fotosintéticos unicelulares.

La mayoría de la gente está familiarizada con la forma más grande de algas, algas o algas marinas. Puede crecer hasta tres metros de largo y, en algunas formas, es un manjar bien conocido. Las microalgas de especies relacionadas, que se pueden encontrar tanto en agua de mar como en agua dulce, han llamado la atención en la investigación debido a sus extraordinarias propiedades.

Estos organismos microscópicos se pueden utilizar para la alimentación animal, especialmente en la acuicultura, y diversos alimentos, como pasta, salchichas veganas, barritas energéticas, productos de panadería y cremas vegetales.

La mayoría de los cultivos comerciales de microalgas se centran en la producción de biomasa seca, como la clorella o la espirulina en polvo, como alimento que proporciona considerables beneficios para la salud. Algunas cepas de microalgas no solo acumulan hasta un 65–70 % de proteína, sino que también son fuentes sostenibles de ácidos grasos omega-3, una sustancia que convencionalmente se deriva principalmente del pescado y el aceite de pescado.

Compuestos bioactivos adicionales, como las vitaminas B12, K o D, significan que las microalgas contienen importantes propiedades para la salud, lo que podría reducir el riesgo de cáncer y enfermedades cardiovasculares.

Algas del desierto

"Las microalgas se pueden cultivar en muchos lugares diferentes, en condiciones muy diferentes", dijo Massimo Castellari, quien participa en el proyecto ProFuture financiado por Horizon, cuyo objetivo es aumentar la producción de microalgas. "Podemos cultivarlo en Islandia y en un clima desértico".

Las tecnologías para el cultivo intensivo de microalgas han estado en desarrollo desde la década de 1950.

Hoy en día, las microalgas se cultivan en fotobiorreactores de sistema abierto o cerrado, que son recipientes diseñados para controlar la producción de biomasa. La versión de sistema cerrado, aunque más costosa de construir, ofrece más control sobre los parámetros experimentales y menos riesgo de contaminación.

La sustancia no es de ninguna manera solo un complemento alimenticio de moda. Por ejemplo, en Chad, un país de bajos ingresos sin salida al mar, el consumo de espirulina cosechada en el lago Chad ha mejorado significativamente el estado nutricional de las personas porque la espirulina es una excelente fuente de proteínas y micronutrientes.

Además de su valor nutricional, las microalgas ofrecen beneficios climáticos al secuestrar dióxido de carbono, así como ventajas económicas al utilizar las áreas de cultivo de manera más eficiente y, mediante el uso de tierras no cultivables, ampliar la posibilidad de producción de biomasa.

With a total of less than 57,000 tons cultivated in 2019, according to the UN Food and Agriculture Organization (FAO), production of microalgae is still very much in its early stages. By comparison, primary-crop output was 9.4 billion tons in 2019.

Food inflation

Russia's continuing war in Ukraine has highlighted just how vulnerable global food supply can be. Halts to Ukrainian grain exports and increases in energy prices have helped push food inflation around the world to record highs, with developing countries being hit disproportionately hard. In May this year, costs for food had risen by 42% compared with 2014–2016, the UN reported.

Last year, as many as 828 million people were affected by hunger—an increase of roughly 46 million compared with 2020 and a surge of 150 million since the outbreak of the COVID-19 pandemic.

The FAO projects that some 670 million people will still face hunger by the end of the decade.

While the benefits of cultivating organic microalgae for food and feed are substantial, market growth will require overcoming obstacles including a lack of automated production in the industry, according to Castellari, who works at the Institute of Agrifood Research and Technology in Barcelona, Spain.

"The automatization is still not completely implemented," he said. "There are small producers in Europe—many steps still involve manual labor. So they are still working on optimizing the process."

Processed biomass

The challenges go well beyond cultivation. With microalgae, biomass has to be processed, cleaned and dried before a usable powder can be obtained. The next step is to scale up production to drive down costs.

In addition, there are regulatory challenges. Only a few species of microalgae are currently authorized in the European Union.

"In Europe it's still in a preliminary stage of development," said Castellari. "There are thousands of species of microalgae, but for food consumption or feed there are only seven species authorized."

To gain knowledge about the possibilities to use other species, Castellari and his team are also investigating these other kinds of microalgae.

Due to these challenges, the portfolio of products containing microalgae remains limited today. But, if these hurdles can be overcome, the overall prospects for the microalgae industry are promising. Besides being a source of food and feed, the plant can be used for biofuels, cosmetics, fertilizer and health supplements.

Astaxanthin, a blood-red pigment extracted from algae, already has notable uses. A powerful antioxidant, astaxanthin can be found in seafood and is commonly used to color shrimp. It is also sold in the form of pills as a food supplement.

Astaxanthin is thought to have potentially a positive impact on brain function, athletic performance and aging skin, among other things.

Matteo Ballottari, associate professor of biotechnology at the University of Verona in Italy, helped start the European Research Council's Horizon-funded project AstaOmega simultaneously to produce astaxanthin and omega-3 fatty acids in microalgae for aquaculture and human nutrition.

Quality and quantity

Most omega-3 supplements are derived from fish oils. This, however, raises sustainability concerns such as damage to marine ecosystems as a result of overfishing.

"There is more demand for eating high-quality foods, along with an awareness for incorporating omega-3 rich ingredients in our diets," Ballottari said. Responding to this trend while feeding a growing world population is 'a big challenge," he said.

Meanwhile, on the astaxanthin front, the AstaOmega researchers have made progress. They have been able to obtain a new strain that can produce astaxanthin on its own, without needing to be "stressed." This means the researchers don't have to change production parameters such as light intensity, temperature or nitrates concentration. Also, extracting the substance has become easier, resulting in lower costs.

Scientists agree that microalgae have the potential to change the ways in which we eat for the better.

"Microalgae can help us to increase the protein production within Europe to reduce our dependence on other countries," said Castellari of the ProFuture project. + Explora más

Large-scale cultivation of microalgae can clean emissions from industry, can also be used in Nordic climate