Kimitec, a la vanguardia biotecnológica: Ciencia y agricultura se dan la mano en el MaAVi Innovation Center

A día de hoy, el consumidor de frutas y hortalizas busca productos cada vez más sanos, producidos de la manera más natural posible. Por su parte, el agricultor ha de hacer frente a la demanda de los consumidores, pero sin perder de vista su propia rentabilidad. En esa conjunción entre lo natural y el mantenimiento de la rentabilidad del agricultor, se encuentra la actividad que Kimitec Group lleva a cabo en el MaAVi Innovation Center: el centro de investigación que ha credo recientemente la empresa almeriense y que se erige como el mayor centro de biotecnología aplicada de Europa, con 6.000 metros cuadrados dedicados a I+D+i, de los cuales, 2.000 metros cuadrados están destinados a invernaderos para realizar los ensayos de los productos de la biotecnológica.

Situado en el municipio de Vícar, en Almería, y con unas instalaciones que nos llevan a pensar que nos encontramos en el mismísimo Silicon Valley, Kimitec Group cuenta en su MaAVi Innovation Center con 115 proyectos: 15 de ellos financiados con fondos públicos y un centenar que financia la propia compañía; así como tiene en su haber cuatro patentes, fruto de la inversión de más de 20 millones de euros en I+D+i desde 2013.

En una distribución diáfana, todo proyecto comienza en la denominada “zona de pensar”, que se encuentra en medio de las distintas áreas del laboratorio y donde, según indica Efrén Remesal, director de I+D+i de la División Agro de Kimitec Group, “nos reunimos para poner en marcha cada uno de los proyectos y para hacer el seguimiento de los mismos, siguiendo unas directrices fundamentales, de forma que se optimice el trabajo, ya que son muchos los departamentos que han de coordinarse, y como estamos en más de 90 países, es importante dedicar esfuerzos y recursos al proyecto que vaya a dar mayor rendimiento”. El MaAVi de Kimitec Group se encuentra equipado con potentes sistemas para el control de calidad, de manera que pueden comprobar si la materia prima que reciben de sus proveedores cuenta con la calidad y la concentración en compuestos orgánicos requerida, para asegurar la eficacia de sus productos. Remesal explica que las materias primas provenientes de las cuatro áreas que conforman la tecnología 4Health de Kimitec Group, como son la botánica, la microbiología, las microalgas y la química verde, pasan a una blackbox o caja negra donde se realiza un maremágnum de trabajo, en el que se incluyen una serie de pruebas y ensayos, basado en el sistema hit to lead: “Empezamos con moléculas naturales orgánicas, posibles candidatas que provienen de estas cuatro fuentes, y al final obtenemos los leads, es decir, que de cada una de las áreas nos quedamos con las mejores. Esto pasa un proceso de screening, con ensayos, contraensayos y análisis de datos, donde una de las claves es la sinergia, ya que como alternativa natural, entendemos alternativa real, es decir, que el agricultor pueda sustituir el producto químico por el natural, por lo que al combinar los leads de cada una de estas tecnologías, se busca la adición de eficacia, igualando a la del químico”. Un paso tras el que se suceden los ensayos, las pruebas en campo, validaciones y el proceso de escalado, de forma que todo lo que se realiza en el laboratorio se lleve a nivel industrial.

En el laboratorio de microbiología, se trabaja con bacterias, hongos y levaduras productores de compuestos orgánicos y equipos de fermentación de última generación, en diferentes tipos de cultivo, con diferentes combinaciones de microorganismos y en distintas condiciones, controlando oxígeno, pH, temperatura y otros parámetros, para que el microorganismo produzca el compuesto deseado: “Todo lo que se hace en este laboratorio en un litro, también se escala a cinco litros. Hay multitud de microorganismos y medios de cultivo, que es donde se encuentra el know how de la empresa: ‘en tal cepa, está tal molécula, pero en determinadas condiciones’, así optimizamos la producción de dicho compuesto”, resalta el director de I+D+i de la División Agro de la biotecnológica.

Por su parte, las microalgas, entre las que también se engloba a las cianobacterias, necesitan equipos con luz y CO2 para crecer: biorreactores versátiles con un haz de luz en el centro que posibilitan la adición de CO2, oxígeno o nitrógeno. Al igual que sucede con los microorganismos, el contenido de los biorreactores de pequeño volumen se escala a columnas de crecimiento con luz led con longitudes de onda amplia y regulable, según la necesidad de cada organismo.

Además, en Kimitec Group cuentan con un laboratorio de células gracias al que han demostrado que  “aplicando una serie de inoculantes y microorganismos beneficiosos al suelo, además de obtener mayor rendimiento de la planta, se consiguen frutos con mayor calidad, lo que se traduce en mejores propiedades organolépticas como mejor sabor, y una mayor concentración de antioxidantes descritos como preventivos de cánceres. En un estudio que hemos realizado, hemos podido ver que el incremento en la concentración de antioxidantes produce la inhibición de células tumorales”, subraya Remesal.

En el área de botánica, una vez realizado el estudio previo de la calidad con la que llega la materia prima, ésta se somete a un proceso de extracción de los compuestos orgánicos que se utilizarán en la fabricación de los productos; proceso cuyo sistema de extracción dependerá del tipo de moléculas que se quiera extraer. “Para cada proyecto, sólo en el área de botánica analizamos más de 200 materias primas. El extracto crudo, donde están todas las moléculas que el solvente ha retirado de la materia prima y que ya marca el rendimiento de la extracción, se puede separar en las distintas moléculas que contiene a través de su fraccionamiento en columnas cromatográficas. Cada paso tiene una repercursión económica, por lo que su optimización es importante”, destaca Efrén Remesal.

En la mezcla de los componentes resultantes de las distintas áreas, es fundamental la estabilidad del formulado, de forma que se produzca correctamente la sinergia entre los distintos componentes y aumente la eficacia del producto, “por lo que a veces es necesario encontrar coadyuvantes que propicien la correcta formulación y estabilidad de la mezcla”, indica el director de I+D+i de la División Agro de la compañía almeriense, lo cual forma parte del área de química verde. “La química verde, además, propicia que cuando tenemos un producto con algún poder de biocontrol, también buscamos que la planta crezca de forma equilibrada, es decir, que si, por ejemplo, estoy combatiendo un nematodo que afecta a las raíces, se complementa el formulado con algún ingrediente con poder enraizante. Le da un plus de nutrición”, resalta.

Lo que se obtiene en las distintas áreas del laboratorio, pasa por ensayos. La sala de ensayos de bioestimulantes cuenta con una luz led con una longitud de onda específica para el crecimiento de las plantas y con cámaras de crecimiento que permiten controlar y recrear las condiciones climáticas que se pueden dar en cualquier zona del mundo a través de parámetros como el CO2, la humedad, la temperatura o el ciclo de luz, entre otros: “un producto no funciona igual bajo unas condiciones que bajo otras, por lo que, como estamos en 90 países, es necesario hacer ensayos para su uso en función de las condiciones en la zona determinada del mundo donde se vaya a aplicar el producto”. Según explica Efrén Remesal, este mismo sistema, con una cámara de crecimiento visitable y dos compactas, se utiliza para la lucha contra plagas: “tenemos proyectos con trips, araña roja, araña amarilla y lepidópteros. Son proyectos que requieren la cría de esa plaga, en todas sus fases, de forma que esté lista para probar los alrededor de 400 ingredientes activos naturales que se crean para cada proyecto, en la búsqueda de inhibir el ciclo vital de la plaga y reducir la dinámica de su población. Para la cría de las plagas, contamos con una entomóloga en nuestro equipo”, señala el responsable de I+D+i de la División Agro, quien destaca además que “lo mismo sucede con los cultivos: estamos cultivando calabacín, cáñamo, y tomate para un proyecto de nematodos, es decir, hay que probar todo el patosistema: la combinación correcta de plaga y planta”.

Todo el proceso producido en las distintas áreas del laboratorio ha de escalarse a nivel industrial, por lo que en la zona semi-industrial del MaAVi de Kimitec Group se reproduce a mayor escala de forma que se pueda calcular el coste de producción y la viabilidad industrial del proceso: “Aquí es donde se fabrican los primeros prototipos que lanzamos para probar los productos y hacer ensayos en campo para trabajar con hectáreas. Para ello, contamos una máquina con depósitos de 3000 litros que reproduce la actividad de los instrumentos de la parte botánica, garantizando un escalado exacto”, señala Carlos Carricajo, director corporativo de I+D+i de Kimitec Group. 

Según explica Carricajo, el área semi-industrial del MaAVi de Kimitec cuenta con dos depósitos de extracción en los que se introduce el disolvente que se va a utilizar, normalmente alcohol con agua, y se añade la planta, molida, cuyos componentes se quiere extraer. Los depósitos cuentan en su interior con un agitador de anclas que da vueltas, y un molino coordinado con unas muelas que giran a gran velocidad, rompiendo el tejido vegetal y recirculándolo durante dos horas, de forma que los componentes de la materia prima se extraigan y pasen al alcohol. Después, se filtra a través de un filtro prensa y se retiran los sólidos por un lado, y los líquidos por otro. Los líquidos, denominados tintura, se bombean a un gran depósito y los sólidos repiten el proceso de extracción para terminar de extraer sus componentes. Una vez obtenido el total de la tintura, se bombea el líquido en un concentrador de vacío que incluye un sistema de calentamiento y uno de vacío, consiguiendo que el punto de ebullición del disolvente sea mucho más bajo que a presión ambiente, y por tanto más rápido, energéticamente más eficiente y se evita la desnaturalización de las moléculas de la tintura con la temperatura. 

Así, se evaporan 600 litros de etanol por hora hasta eliminarlo, y se obtiene un concentrado de tintura que tendrá la textura de la miel, y que formará parte del producto final.

La parte de microbiología ha de dar comienzo en el laboratorio: la fermentación que se hace en el laboratorio sirve de starter, iniciador, de las fermentaciones de mayor volumen. Así, en el laboratorio parten de un frasco pequeño congelado, lo echan en un matraz Erlenmeyer pequeño y lo agitan, y después lo pasan a un fermentador de un litro, que sirve para iniciar la fermentación en cinco litros, y ése alimenta la de 100 litros, que servirá a su vez para inocular el depósito de 3000 litros. “Igualmente, esta parte nos sirve para estudiar costes y evaluar la viabilidad del proceso a nivel industrial, pero hay un cambio importante en el escalado, y es que la transferencia de oxígeno en los fermentadores de 3000 litros, no es la misma que en el laboratorio, por lo que se le puede bombear aire o, si no es suficiente, utilizar oxígeno puro, aunque esto puede aumentar el precio y habrá que ver si el producto puede asumirlo”, afirma el director corporativo de I+D+i de la empresa.

Una vez realizada la fermentación, se obtiene por un lado la biomasa, los microorganismos, y por otro lado el caldo de cultivo. “El caldo de cultivo está impregnado de todos los metabolitos: todo lo que en su proceso de crecimiento los microbios han ido soltando, algo que en ocasiones es más importante que los propios microorganismos”, destaca Carricajo. 

Unas veces se utiliza la biomasa, para lo cual se separa del caldo de cultivo en una centrifugadora, y otras el caldo de cultivo, que ha de concentrarse, ya que se encuentra muy diluido. Para ello, no se puede utilizar el concentrador de vacío porque se estropea con la temperatura, por lo que se bombea el líquido a un sistema de membranas con poros de distinto tamaño en función de la molécula que se quiere retener y que ese concentrado ya pueda formar parte de la fórmula del producto final.

En el caso del escalado de las microalgas, éste se realiza en biorreactores que se encuentran situados en uno de los invernaderos con que cuenta el MaAVi en sus instalaciones. Del laboratorio, se lleva biomasa al invernadero y se escala en columnas de 140 litros cada una para hacer crecer a las microalgas y probarlas en distintos tipos de reactores: tubulares, railway y flash panel, cada uno con un diseño diferente y que resultan en distintas calidades de biomasa, por lo que se usará uno u otro en función de lo requerido: con qué estirpe y a qué precio, ya que el uso de unos reactores tiene costes de producción más elevados que con otros. 

Un complicado proceso que da cuenta de la potencia biotecnológica de Kimitec Group y que le ha permitido la obtención de cuatro proyectos Horizonte 2020, como son Bloster Project, sobre la producción innovadora de biopesticidas con plantas endémicas; Water 2 Return, para la recuperación y reciclaje de nutrientes para la conversión de aguas residuales en productos de valor añadido para la agricultura; Condemoor, un consorcio de microorganismos PGPR|PGPF para aumentar la producción y mejorar las características organolépticas de los cultivos; y EOHub, cuyo objetivo es conectar a las universidades, las pymes y otras partes interesadas ante la falta de conocimiento, tecnologías y emprendimiento en el campo de la biotecnología de los aceites esenciales.

Más fotos del MaAVi Innovation Center de Kimitec Group

Redacción Infoagro: Lydia Medero