A carne cultivada poderá em breve tornar-se acessível para os consumidores comuns. O aumento de escala dos biorreatores — passando de pequenas configurações laboratoriais para sistemas industriais com dezenas de milhares de litros — reduziu drasticamente os custos de produção em comparação com os métodos tradicionais. Os preços atuais, superiores a 10 000 £ por quilograma, poderão descer para menos de 10 £ por quilograma com sistemas maiores e processos otimizados.
Pontos-chave:
- Biorreatores de maior dimensão melhoram a eficiência e reduzem os custos ao diluir as despesas fixas por volumes de produção mais elevados.
- Os biorreatores de qualidade alimentar, com um custo de 12 500 £, estão a substituir os sistemas de grau farmacêutico avaliados em 250 000 £.
- Técnicas avançadas, como meios isentos de soro e produção contínua, reduzem ainda mais os custos, com algumas estimativas a atingir 1,95 £ por quilograma.
- Os desafios incluem o elevado investimento inicial e a obtenção de densidades celulares elevadas (atualmente entre 5–10 g/L, com potencial até 360 g/L).
Via de Redução de Custos para a Produção de Carne Cultivada: Da Escala Laboratorial à Escala Comercial
Dra. Marianne Ellis: Conceção de biorreatores e bioprocessos em grande escala para carne cultivada
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Os Desafios do Aumento de Escala de Biorreatores
O aumento de escala de biorreatores para a produção de carne cultivada acarreta a sua quota-parte de obstáculos. Embora sistemas maiores prometam custos unitários reduzidos, os desafios técnicos e financeiros persistem.
Elevados Custos dos Atuais Sistemas de Biorreatores
Atualmente, muitas empresas de carne cultivada dependem de biorreatores de grau farmacêutico. Estes sistemas, originalmente concebidos para o fabrico de medicamentos, são sobredimensionados para a produção alimentar. Um biorreator de grau farmacêutico de 320 litros custa cerca de 250 000 £, em grande parte devido aos seus materiais avançados e sensores que ultrapassam as exigências da produção de carne cultivada [5]. Isto torna-os não só dispendiosos, mas também desajustados às necessidades do setor.
Por outro lado, empresas focadas em biorreatores de qualidade alimentar têm feito progressos significativos na redução de custos. Por exemplo, a Meatly disponibiliza um biorreator de 320 litros por aproximadamente 12 500 £, reduzindo os custos em 95% em comparação com os sistemas farmacêuticos [5]. No entanto, muitos produtores continuam dependentes de sistemas legados que não foram concebidos para uma produção alimentar rentável, evidenciando a lacuna que ainda é necessário colmatar.
Problemas no Crescimento e na Densidade Celular
Outro grande desafio reside em atingir uma densidade celular elevada. Os biorreatores atuais atingem tipicamente densidades de apenas 5–10 gramas por litro, embora algumas configurações avançadas consigam alcançar 300–360 gramas por litro [2]. Densidades mais baixas traduzem-se num maior consumo de meio de cultura, energia e tempo — fatores que aumentam o custo de produção da carne cultivada.
A agravar a questão surgem ineficiências como as deficiências no modo como os nutrientes chegam às células, tais como a transferência inadequada de oxigénio, o esgotamento rápido dos meios de cultura e tempos lentos de duplicação celular. A resolução destas ineficiências poderá conduzir a reduções de custos substanciais. Um estudo do setor estimou que a otimização destes fatores poderia reduzir os custos de produção de cerca de £350,000 para £1.6 por quilograma [2]. No entanto, até que estes desafios técnicos sejam solucionados, o aumento de escala da produção permanece um empreendimento oneroso.
Requisitos de Capital para o Aumento de Escala
O aumento de escala para sistemas de maior dimensão também exige um investimento inicial significativo. Instalações com capacidade para operar biorreatores de 5,000 a 50,000 litros exigem um capital considerável. Por exemplo, uma fábrica concebida para produzir 1,700 toneladas por ano poderá necessitar de seis unidades de 5,000 litros, com uma despesa de capital estimada em pouco menos de £30 milhões [6]. Embora tal configuração possa potencialmente reduzir o custo do frango de carne cultivada para £4.90 por quilograma [4], o compromisso financeiro inicial constitui um grande obstáculo para a maioria das empresas.
Atualmente, muitos produtores operam à escala do quilograma e pretendem transitar para uma produção à escala da tonelada dentro dos próximos três anos [1][3]. Contudo, concretizar este salto exigirá superar tanto as barreiras técnicas como as financeiras delineadas acima.
Novos Desenvolvimentos no Design de Biorreatores
À medida que persistem os desafios de escalabilidade na indústria da carne cultivada, os avanços recentes no design de biorreatores oferecem soluções práticas. Estas inovações visam reduzir os custos dos equipamentos, otimizar os processos de cultura celular e fomentar a colaboração em todo o setor.
Modelos Acessíveis de Biorreatores
Os novos modelos de biorreatores de qualidade alimentar incorporam agora aço inoxidável 304 em vez do aço 316, de custo superior, a par de matrizes de sensores simplificadas [8]. Este ajuste reduz significativamente os custos, mantendo em simultâneo os padrões essenciais de segurança alimentar. Ao afastarem-se de sistemas legados onerosos e obsoletos, estes modelos adaptam-se melhor às necessidades da produção moderna.
Meios de Cultura e Processos Otimizados
O meio de cultura celular, que representa mais de metade dos custos variáveis de produção [9], tem registado reduções de custos assinaláveis. Em agosto de 2024, o Professor Yaakov Nahmias da Universidade Hebraica de Jerusalém, em colaboração com a Believer Meats, publicou um estudo na Nature Food. Demonstraram um processo de fabrico contínuo com recurso a filtração de fluxo tangencial (TFF) que decorreu durante 20 dias, alcançando uma expansão de biomassa de 130 mil milhões de células por litro. Este processo utilizou um meio sem soro com um custo de apenas £0,50 por litro. O estudo estimou que uma instalação de 50.000 litros poderia produzir anualmente 2,14 milhões de quilogramas de frango cultivado a um custo de aproximadamente £5 por libra, igualando o preço do frango biológico [7].
Num outro avanço significativo em 2023, a Mosa Meat estabeleceu uma parceria com a Nutreco para substituir 99,2% da sua alimentação basal celular em peso por componentes de grau alimentar. Esta transição manteve taxas de crescimento celular comparáveis às obtidas com meios de grau farmacêutico, ao mesmo tempo que reduziu significativamente os custos. A transição de ingredientes de grau farmacêutico para grau alimentar tem o potencial de reduzir os encargos com meios basais em cerca de 77% [9]. A título de exemplo, a glicose de grau alimentar custa aproximadamente £0,04 por grama, em comparação com £0,14 por grama para a glicose de grau reagente [9]. Estes avanços em formulações de meios e processos alinham-se com as poupanças de custos alcançadas através dos mais recentes designs de biorreatores.
«O estudo confirma os cálculos teóricos iniciais de que os meios sem soro podem ser produzidos a custos bem inferiores a $1/L sem comprometer a produtividade, o que constitui um fator determinante para que a carne cultivada alcance a competitividade de custos.»
- Dr. Elliot Swartz, Cientista Principal em carne cultivada, The Good Food Institute [7]
Colaboração e Progresso em Código Aberto
A colaboração no seio da indústria está a impulsionar estes avanços. A transparência e a partilha aberta de dados estão a ajudar a acelerar o progresso. Modelos tecno-económicos em código aberto e dados do mundo real estão a validar a viabilidade económica da carne cultivada, permitindo que empresas de menor dimensão beneficiem de conhecimento partilhado [7]. Este espírito de colaboração é igualmente evidente na investigação em formulação de meios, à medida que as empresas trabalham em conjunto com fornecedores para criar opções de meios sem soro económicas e padronizadas [8].
«O GFI congratula o espírito de abertura que continua a caracterizar os investigadores de carne cultivada, como o Dr. Nahmias e os seus colegas, que compreendem que demonstrar o potencial científico da carne cultivada beneficiará todos os cientistas que trabalham na área.»
- Bruce Friedrich, Presidente, The Good Food Institute [7]
Caminhos para uma Carne Cultivada Acessível
Soluções Combinadas para Redução de Custos
Alcançar a paridade de custos com a carne tradicional depende da combinação de biorreatores de grau alimentar, meios otimizados e métodos de produção contínua.
Uma forma eficaz de reduzir os custos de equipamento consiste na transição do aço inoxidável 316 de grau farmacêutico para o aço inoxidável 304 de grau alimentar, mais acessível, para os biorreatores. Além disso, a transição do processamento por lotes para o processamento contínuo pode aumentar significativamente a produtividade, reduzindo simultaneamente as despesas [8].
A otimização dos meios desempenha um papel fundamental, uma vez que representa mais de metade dos custos variáveis de produção. Para solucionar esta questão, a indústria está a afastar-se das dispendiosas proteínas recombinantes e a recorrer a hidrolisados de base vegetal derivados de fontes como soja, colza ou levedura, que fornecem nutrientes a um custo inferior. As empresas estão também a adotar técnicas avançadas de filtração para reciclar os meios, reduzindo tanto o desperdício como os custos [8][9][3].
Ao integrar estas estratégias, os custos de produção podem ser reduzidos para níveis competitivos. Estas abordagens não só tornam a carne cultivada mais acessível, como também estabelecem as bases para preços ainda mais vantajosos no futuro.
Projeções de Preços Futuros
Com base nestas medidas de redução de custos, o setor está posicionado para novas reduções de preços à medida que a produção aumenta de escala. Até 2026, prevê-se que a produção anual atinja cerca de 125 000 toneladas, estimando a McKinsey que os volumes de produção possam situar-se entre 400 000 e 2,1 milhões de toneladas até 2030 [8].
À medida que mais instalações adotam sistemas de biorreatores de 50 000 litros e processos de fabrico contínuo, espera-se que as economias de escala reduzam ainda mais os preços [7]. Os rendimentos de produção atuais variam entre 5–10 g/L e valores tão elevados como 300–360 g/L. Os avanços nas formulações de meios, apoiados por otimização orientada por IA e modelos metabólicos à escala genómica, deverão acelerar estas reduções de custos [8].
"No geral, recomendamos que fornecedores, empresas e laboratórios académicos colaborem na criação de opções acessíveis de meios sem soro e equipamentos adaptados à finalidade, com o objetivo de simplificar esforços, aumentar a eficiência e promover o crescimento sustentável." - The Good Food Institute [8]
O percurso rumo à acessibilidade económica não depende de uma única solução. Em vez disso, baseia-se na integração de múltiplas estratégias ao longo do processo de produção. À medida que estas inovações progridem, a carne cultivada está no caminho certo para se tornar uma alternativa comercialmente viável e acessível no mercado do Reino Unido.
Conclusão: O Escalonamento de Biorreatores e o Futuro da Carne Cultivada
O aumento de escala dos biorreatores tornou-se um foco crítico para tornar a produção de carne cultivada mais acessível. O setor tem registado progressos notáveis, com os custos de produção a diminuírem significativamente à medida que as operações transitam de laboratórios de pequena escala para sistemas de escala comercial.
As configurações à escala laboratorial estão a ser rapidamente substituídas por vários designs de biorreatores de grande escala. As empresas estão agora a implementar sistemas de biorreatores de alta capacidade, passando de produções na ordem dos quilogramas para volumes anuais à escala de toneladas. Estes avanços, combinados com designs concebidos especificamente para o setor alimentar, demonstram que uma infraestrutura rentável está a tornar-se uma realidade.
A colaboração e a inovação estão a impulsionar este progresso. Os esforços do setor para aperfeiçoar as formulações dos meios e melhorar o design dos equipamentos estão a contribuir para reduzir ainda mais os custos. O sucesso depende da combinação de avanços pioneiros ao nível de linhas celulares, meios de cultura e eficiência dos biorreatores. Com rendimentos a variar entre 5–10 g/L e 300–360 g/L consoante o design do bioprocesso, e resultados promissores decorrentes de métodos de produção contínua, o setor está no bom caminho para competir com a carne tradicional em termos de preço. Estes avanços integrados estão a abrir caminho para uma carne cultivada acessível.
À medida que a produção aumenta de escala e as tecnologias evoluem, a carne cultivada está a tornar-se uma opção viável e acessível para os consumidores no Reino Unido. Para se manter a par de como estes desenvolvimentos estão a moldar o futuro da alimentação, continue a acompanhar a Cultivated Meat Shop — a sua referência para obter perspetivas sobre este setor em expansão.
Perguntas Frequentes
Por que razão os biorreatores maiores tornam a carne cultivada mais barata?
Os biorreatores de maiores dimensões desempenham um papel fundamental na redução do custo da carne cultivada. Ao aumentar a capacidade de produção e melhorar a eficiência dos recursos, permitem obter rendimentos superiores enquanto reduzem o custo por quilograma de carne. Este avanço abre caminho para que a carne cultivada se torne mais económica e acessível nos próximos anos.
O que impede os biorreatores de 50.000 litros de serem amplamente utilizados atualmente?
Garantir a distribuição uniforme de nutrientes e oxigénio, controlar a tensão de cisalhamento e alcançar uma mistura eficiente são os principais obstáculos nos sistemas de grande escala. Estas dificuldades técnicas não só aumentam os custos de produção, como também elevam o risco de danos celulares, tornando a implementação eficaz de biorreatores de grande escala um desafio para já.
Dentro de quanto tempo poderá a carne cultivada atingir preços de supermercado no Reino Unido?
A carne cultivada poderá chegar às prateleiras dos supermercados no Reino Unido a preços competitivos no final da década de 2020. As estimativas indicam que poderá igualar o custo da carne convencional por volta de 2027. Esta transição depende do progresso no aumento de escala dos biorreatores e da redução dos encargos de produção, abrindo caminho para que a carne cultivada se torne uma opção mais acessível para os consumidores no dia a dia.
