I microrganismi sono la forma di vita più diffusa sulla Terra. Sono presenti in quasi ogni ecosistema del pianeta, dalle profondità più remote del mare al nostro stesso apparato digerente. L’uomo li sfrutta da millenni per produrre cibo – pensiamo al lievito, usato da migliaia di anni per fare il pane e produrre la birra.

Oggi i microrganismi offrono un approccio innovativo per affrontare una delle sfide più urgenti del nostro tempo: come soddisfare la crescente domanda globale di proteine di qualità, senza pagare il costo ambientale dell’espansione dell’allevamento intensivo. La fermentazione da biomassa è una soluzione ancora emergente ma particolarmente promettente.

Che cos’è la fermentazione da biomassa?

La fermentazione da biomassa è un processo in cui microrganismi – come funghi (ad esempio il lievito), alghe (come la spirulina) o batteri – crescono e si moltiplicano rapidamente, producendo grandi quantità di proteine di qualità. Esistono diversi approcci per ottenere questo risultato, con materie prime e ceppi microbici differenti, ma il processo descritto di seguito è il più diffuso.

I microrganismi vengono inseriti in grandi fermentatori e alimentati con zuccheri (spesso ricavati da colture come grano, mais o barbabietola da zucchero), insieme ad acqua, ossigeno e nutrienti. In condizioni controllate, i microrganismi crescono molto rapidamente: la biomassa risultante è ricca di proteine, fibre e altri nutrienti. La miscela viene poi filtrata per eliminare la parte liquida, lasciando un ingrediente utilizzabile per preparare diversi alimenti, dagli affettati allo yogurt. Se la specie di partenza è un fungo, questo ingrediente viene generalmente definito micoproteina.

A seconda del microrganismo scelto per il processo di fermentazione, la proteina da biomassa può essere utilizzata come ingrediente principale oppure come ingrediente secondario, cioè per migliorare le caratteristiche di un altro prodotto.

Sebbene questo sia l’approccio più comune, in tutta Europa si stanno sperimentando metodi innovativi che coprono un’ampia varietà di materie prime e ceppi microbici. Un esempio: l’azienda finlandese Solar Foods produce biomassa attraverso un processo simile, ma il microrganismo che utilizza è in grado di sfruttare l’anidride carbonica presente nell’aria come materia prima principale, insieme a vitamine e minerali selezionati aggiunti al fermentatore. Al posto degli zuccheri o della luce solare usati da animali e piante, questa specie si è evoluta per utilizzare l’idrogeno gassoso come fonte di energia, prodotto dall’acqua nel fermentatore tramite elettricità.

Qual è la storia della fermentazione da biomassa in Europa?

Il tempeh, un alimento tradizionale indonesiano, utilizza tecniche simili alla fermentazione da biomassa a partire da semi di soia – una pratica che risale a oltre 400 anni fa. Ma è solo nel XX secolo che questo approccio ha iniziato a diffondersi in Europa.

A metà dell’Ottocento, lo scienziato tedesco Justus von Liebig scoprì un processo per produrre estratto di lievito dai residui della lavorazione della birra. Nel 1902, la Marmite Food Extract Company si associò a un birrificio locale britannico per trasformarlo in una crema spalmabile nutriente e ricca di proteine. La crema conquistò popolarità nel Regno Unito, tanto da essere utilizzata come integratore alimentare durante la Prima guerra mondiale. Fu il primo utilizzo su larga scala della fermentazione da biomassa a scopo alimentare in Europa.

Nel dopoguerra, il produttore di farina Arthur J. Rank commissionò una ricerca per sviluppare una fonte proteica gustosa e nutriente, in grado di sfamare una popolazione mondiale in rapida crescita. Dopo aver analizzato oltre 3.000 ceppi fungini provenienti da tutto il mondo, il fungo filamentoso Fusarium venenatum – raccolto nel giardino di uno dei ricercatori – fu identificato come il candidato più promettente.

Marlow Foods trasformò questa scoperta in micoproteina, che ottenne l’approvazione per il consumo umano nel Regno Unito nel 1985 ed è tuttora venduta con il marchio Quorn.

Negli ultimi anni, con l’impatto del cambiamento climatico e la volatilità delle catene di approvvigionamento che hanno reso evidente l’importanza della diversificazione proteica, l’interesse verso la fermentazione da biomassa è cresciuto notevolmente. In tutta Europa, ricercatori e startup stanno esplorando il potenziale dei microrganismi per produrre ingredienti proteici sostenibili, nutrienti e gustosi. Le nuove ricerche in questo campo stanno esaminando nuovi ceppi e approcci di fermentazione, ma anche riscoprendo tecniche più antiche, comprese varianti locali della fermentazione in stile tempeh, come la crescita di micelio fungino sull’avena.

La Germania rappresenta oggi un caso emblematico del potenziale di questo nuovo approccio: ospita diverse startup che lavorano con metodi differenti per sviluppare alternative alla carne ricche di proteine tra le quali Infinite Roots e MicroHarvest ad Amburgo, Nosh.bio e KultFarm a Berlino, ProteinDistillery a Ostfildern e Kynda a Jelmstorf. L’esempio tedesco mostra anche il potenziale di questa tecnologia per i produttori alimentari tradizionali dal momento che, ad esempio, i birrifici si prestano particolarmente bene alla fermentazione da biomassa. In Germania, diverse aziende sfruttano queste sinergie attraverso collaborazioni con birrifici  come Infinite Roots, Eat Beer e Nosh.bio. In Italia, la startup Innfoods produce ingredienti a base di micoproteine.

Qual è la differenza tra fermentazione da biomassa e fermentazione di precisione?

Sia la fermentazione da biomassa che quella di precisione utilizzano microrganismi e fermentatori, ma con scopi diversi.

Nella fermentazione da biomassa, il microrganismo stesso costituisce la materia prima dell’ingrediente finale.

Nella fermentazione di precisione, il microrganismo viene utilizzato come una piccola “fabbrica” per produrre un ingrediente specifico. Riceve istruzioni per produrre un composto ben definito – una proteina, un enzima o un grasso. Il prodotto finale non è il microrganismo in sé, ma l’ingrediente specifico che è stato istruito a produrre. In Europa, la fermentazione di precisione viene già utilizzata da decenni per produrre il caglio, un enzima usato nella caseificazione. Negli ultimi anni, però, si stanno esplorando nuove applicazioni per ottenere fonti più resilienti di ingredienti come la proteina del siero di latte, il cacao e l’olio di palma.

Quali sono i benefici ambientali della fermentazione da biomassa?

Rispetto all’allevamento tradizionale, la fermentazione da biomassa ha un’impronta ambientale significativamente inferiore, per diverse ragioni: 

Uso del suolo
L’allevamento richiede enormi estensioni di terreno – soprattutto per il pascolo e la produzione di mangimi – un fattore che alimenta la deforestazione. I microrganismi coltivati nei fermentatori, al contrario, richiedono uno spazio fisico molto ridotto. Secondo un report della Carbon Trust, produrre 1 kg di carne macinata di manzo richiede tra le 13 e le 16 volte più terreno rispetto a 1 kg di macinato di micoproteina, mentre le salsicce di maiale ne richiedono tra 4,7 e 12 volte in più rispetto all’equivalente in micoproteina. Riducendo la pressione sull’uso del suolo, la fermentazione può contribuire a soddisfare la domanda di proteine, lasciando al contempo maggiore spazio a un’agricoltura sostenibile e rigenerativa.

Emissioni di gas serra
L’allevamento è una delle principali fonti di metano e altri gas serra. Il report della Carbon Trust ha rilevato che 1 kg di carne macinata di manzo genera tra 20 e 27 volte più gas serra rispetto a 1 kg di macinato di micoproteina, e che 1 kg di salsicce di maiale ne genera tra 7 e 8 volte in più rispetto all’equivalente in micoproteina. L’energia utilizzata per alimentare i fermentatori è il principale fattore che determina l’impronta di carbonio della fermentazione: l’uso di energie rinnovabili renderebbe quindi il processo ancora più sostenibile.

Acqua
La fermentazione richiede spesso meno acqua rispetto all’allevamento di animali destinati all’alimentazione. Ad esempio, produrre 1 kg di carne macinata di manzo richiede tra 2,5 e 17,8 volte più acqua rispetto a 1 kg di macinato di micoproteina, e 1 kg di salsicce di maiale ne richiede tra 1,8 e 2,5 volte in più rispetto all’equivalente in micoproteina. 

Economia circolare
Uno degli aspetti più promettenti della fermentazione da biomassa è la capacità dei microrganismi di utilizzare materie prime che oggi vengono scartate, come i residui di malto della birrificazione o i semi oleosi pressati che restano dalla produzione di olio vegetale. Sfruttando questi sottoprodotti, le startup possono inserirsi nelle catene di approvvigionamento già esistenti e creare nuove fonti di reddito per i produttori agricoli primari. In questo modo, la fermentazione da biomassa può contribuire all’economia circolare e crescere senza dover costruire da zero catene di approvvigionamento completamente nuove, rafforzando al contempo la resilienza e l’efficienza del sistema alimentare.

Come viene regolamentata la fermentazione da biomassa in Europa?

La fermentazione da biomassa che utilizza specie già consumate da molti anni – come lievito, spirulina, koji e micoproteina da Fusarium venenatum – non richiede nuove autorizzazioni, ed è sempre più utilizzata in Europa per nuove applicazioni. I nuovi ceppi, invece, sono considerati nuovi alimenti e regolamentati di conseguenza.

Prima che un nuovo ceppo o una nuova specie possa essere utilizzata per produrre un ingrediente o un prodotto da fermentazione da biomassa venduto in Europa, deve ottenere l’approvazione da parte delle autorità regolatorie. Nell’UE, l’autorizzazione preventiva alla commercializzazione è disciplinata dal Regolamento sui Nuovi Alimenti. Una volta ottenuta l’approvazione dalle autorità europee, il prodotto o l’ingrediente può essere venduto in tutti i 27 Stati membri. Il processo di approvazione prevede una valutazione approfondita e basata sull’evidenza scientifica di sicurezza e valore nutrizionale, e richiede in genere almeno 18 mesi, anche se nella pratica può richiedere diversi anni. Paesi al di fuori dell’UE, come Regno Unito e Svizzera, dispongono di quadri normativi propri e analoghi.

In Europa, il prodotto più consolidato in questo ambito è la micoproteina di Quorn, consumata ampiamente da decenni e precedente all’attuale quadro normativo. Più di recente, “Fermotein” di The Protein Brewery è diventata la prima micoproteina ad ottenere l’autorizzazione nell’UE come nuovo alimento, dopo aver già ricevuto le approvazioni regolatorie negli Stati Uniti e a Singapore.

Come possono i governi europei favorire la diffusione degli ingredienti da fermentazione da biomassa?

La fermentazione da biomassa ha una lunga storia in Europa, che ospita ricercatori e startup all’avanguardia in questo campo. I finanziamenti pubblici stanno iniziando a crescere, sia a livello nazionale che europeo. Tuttavia, i governi devono investire di più per ampliare ricerca e innovazione, e costruire le infrastrutture necessarie affinché gli ingredienti da fermentazione raggiungano la scala necessaria per contribuire in maniera positiva al sistema alimentare. Allo stesso tempo, è necessario ottimizzare i processi regolatori per garantire una valutazione più efficiente, mantenendo gli attuali standard europei, tra i più rigorosi al mondo – ad esempio, permettendo alle autorità regolatorie di offrire consulenza scientifica estesa e indicazioni dettagliate ai richiedenti prima della presentazione della domanda.