Estudio destaca las principales ciencias y tecnologías biológicas que son tendencias para impulsar la innovación biológica en Europa. El documento se constituye en la hoja de ruta de las innovaciones de base biológica.
Se espera que la economía basada en la biología contribuya fuertemente a resolver los desafíos económicos, sociales y ambientales, mediante el uso sostenible de los recursos naturales, mediante la reducción de las dependencia en los combustibles fósiles, mediante la protección del ambiente, asegurar el abastecimiento de alimentos, generar crecimiento económico y mantener la competitividad internacional.
Las ciencias y tecnologías biológicas y de la vida abrirán diferentes enfoques de investigación e innovación en una serie de aplicaciones y segmentos del mercado, y contribuirá a abordar algunos de los desafíos económicos, sociales y ambientales que enfrentamos en la actualidad a través de la innovación.
Estudio de innovaciones biológicas
El consorcio coordinado por el Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI, y que incluye a BTG – Biomass Technology Group e ICONS S.r.l. realizó el estudio para identificar las novedades que se espera impulsen la innovación en los sectores de base biológica, también conocida como innovación biológica, en los próximos diez años.
Los autores del estudio partieron de una amplia revisión de la literatura existente y la integraron con el análisis de datos de patentes, una encuesta en línea en toda la Unión Europea, consultas con las partes interesadas y tres talleres de expertos.
El enfoque permitió identificar las 50 innovaciones de base biológicas más importantes que tienen el potencial de contribuir a llevar a Europa a la vanguardia de la innovación biológica para el 2030.
De acuerdo con los autores del estudio, las tecnologías identificadas tendrán un impacto positivo en varios sectores de investigación e innovación, a la vez que mejoran la calidad de vida de los ciudadanos y hacen que la producción industrial sea más sostenible.
El Dr. Sven Wydra, coordinador del proyecto e investigador principal del Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI, explicó que invertir en ciencias y tecnologías biológicas y de la vida puede ser una solución innovadora para una serie de desafíos económicos, sociales y ambientales.
Innovación biológica
“Estas innovaciones de base biológica tienen un gran potencial para mejorar la calidad de vida y el ambiente para los ciudadanos de la UE, haciendo que la producción industrial sea más eficiente y sostenible en el uso de los recursos, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero, reciclando plástico y otros desechos, reemplazando los recursos de origen fósil con los de base biológica, y proveyendo estrategias contra las enfermedades emergentes”.
La finalidad del estudio es proporcionar datos y escenarios prospectivos a los responsables políticos, que los ayudarán a implementar estrategias capaces de impulsar innovaciones biológicas en Europa para el 2030.
Wydra afirmó que “la lista y caracterización de las innovaciones biológicas más prometedoras en combinación con el análisis de políticas y las posibles condiciones marco futuras pueden sentar las bases para estrategias a medida de los responsables políticos europeos, nacionales y regionales”.
50 innovaciones de base biológicas
Los autores del estudio presentan 50 innovaciones biológicas en cuatro campos:
a. Biotecnología vegetal,
b. Biotecnología marina,
c. Biotecnología medio ambiental, y
d. Biotecnología industrial.
Cada hoja informativa en el estudio incluye un análisis del nivel de madurez, el impacto esperado y los problemas prioritarios para superar los obstáculos existentes.
Según los autores del estudio, las tecnologías transversales comprenden técnicas analíticas, que son usadas para probar los sistemas biológicos y profundizar nuestra comprensión de sus componentes y funciones; así como de herramientas para diseñar estos sistemas biológicos bajo demanda para las funciones deseadas.
Los autores del estudio destacan que se espera un importante impulso de innovación a partir de la convergencia con las tecnologías digitales.
“Ellas son indispensable para analizar e interpretar la gran cantidad de datos biológicos generados por las técnicas analíticas modernas, complementando y mejorando los enfoques establecidos de ‘laboratorio húmedo’ con modelos in silico, y apoyando la digitalización de la industria de base biológica” destacó el estudio.
Portafolio de innovaciones de base biológica
De acuerdo con el documento, desde una perspectiva de futuro, se requiere complementar los paradigmas actuales de producción de base biológica, que dependen en gran medida de moléculas orgánicas (por ejemplo, azúcares) como fuente de carbono y energía, mediante conceptos novedosos que utilizan, por ejemplo, gases de efecto invernadero o desechos, como carbono y luz solar, o electricidad verde como fuentes de energía.
Las innovaciones que permiten una producción primaria terrestre y acuática eficiente y sostenible, una producción industrial con un mínimo impacto ambiental, así como los productos biológicos y sostenibles, son el núcleo de las áreas de innovación.
Los autores del estudio eligieron las innovaciones por su potencial para contribuir significativamente a la reducción y valorización de los residuos, a una agricultura y acuicultura más sostenibles, a mitigar el cambio climático, a monitorear y prevenir la pérdida de biodiversidad, a remediar la contaminación ambiental, a establecer un bioeconomía circular y para mejorar la calidad de vida de los ciudadanos.
Con respecto al bienestar y la salud, el estudio, incluye innovaciones que brindan alternativas al tratamiento de enfermedades mediante la prevención y el mantenimiento de salud, y la lucha contra la aparición de patógenos multirresistentes (tabla 1).
Tabla 1. Portafolio de las principales 50 innovaciones de base biológica
| Tecnologías o enfoques transversales, permiten diferentes aplicaciones | |||
| Subcampo | Técnicas analíticas y de bioprospección | Diseño e ingeniería de biomoléculas para las funciones deseadas | Diseño e ingeniería de sistemas biológicos, fabricas de células; biología sintética |
| Innovaciones | 1. Cribado de la biodiversidad | 6. Diseño macromolecular | 9. Precisión en la edición del genoma |
| 2. Tecnologías omicas | 7. Biocatálisis multi-enzimas | 10. Síntesis y ensamblaje de fragmentos largos de ADN | |
| 3. Análisis de consorcios microbianos | 8. Nuevas enzimas | 11. Sistemas modulares de clonación | |
| 4. Laboratorio en un chip | 12. Células mínimas | ||
| 5. Biosensores | 13. Expansión del código genético | ||
| Subcampo | Tecnologías digitales | Nuevos conceptos de producción industrial | Producción de base biológica a escala industrial |
| Innovación | 14. Principio FAIR para bases de datos | 19. Nuevas fábricas de células microbianas | 22. Optimización de las biorrefinerias |
| 15. Aprendizaje profundo | 20. Ingeniería de consorcios y biopelículas microbianos | 23. Biorefinerias para nuevas materias primas | |
| 16. Diseño computacional de proteína | 21. Electrosintesis microbiana | 24. Diseño de reactores y procesos de monitoreo | |
| 17. Ingeniería computacional de fábricas de células | 25. Heterogeneidad celular | ||
| 18. Modelos de proceso | 26. Producción de organismos tolerantes al estrés | ||
| Áreas de innovación o soluciones a los desafíos, que pueden ser impactados por diferentes tecnologías o enfoques | |||
| Subcampo | Explotación sostenible de nuevas materias primas | Producción industrial eficiente y sostenible y productos con mínimo impacto ambiental | Intermediarios, materiales y grupos de productos de base biológica |
| 27. Nuevas materias primas | 30. Bioprocesos eficientes en recursos y energía | 36. Smart drop-ins | |
| 28. Uso de los residuos | 31. Bioprocesos carbono neutrales | 37. Quimicos de base biológicos | |
| 29. Abastecimiento y pretratamiento de nuevas materias primas | 32. Químicos basados en el CO2 | 38. Materiales de base biológica | |
| 33. Mitigación de los gases de efecto invernadero de las actividades microbianas | 39. Materiales bio-funcionales | ||
| 34. Plásticos biodegradables | 40. Nuevos productos de algas | ||
| 35. Enzimas degradadoras de plásticos | |||
| Subcampo | Contribuciones a la agricultura sostenible | Salud y bienestar | |
| 41. Mejora de cultivos por el genoma y epigenoma | 47. Ingredientes promotores de la salud | ||
| 42. Nueva domesticación | 48. Nuevos agentes antimicrobianos | ||
| 43. Reproducción asexual de semillas | 49. Estrategias de sanidad con probióticos | ||
| 44. Incremento y mantenimiento de la fertilidad del suelo | 50. Vacunas veterinarias de ADN | ||
| 45. Nuevos conceptos de cultivo | |||
| 46. Nuevas fuentes de proteína |
Relevancia de las innovaciones biológicas
La mayoría de las 50 principales innovaciones biológicas se incluyen en una de las tres siguientes categorías de relevancia:
1) Innovaciones que son altamente relevantes en el 2020, y que permanecerán altamente relevantes en la próxima década: 18 innovaciones,
2) Innovaciones que son de relevancia media en 2020, pero que serán altamente relevantes para el año 2030: 20 innovaciones, y
3) Innovaciones que son de relevancia media en 2030 y permanecerán así para el año 2030: 9 innovaciones.
Transición hacia una bioeconomía sostenible
Los autores del estudio brindaron una serie de recomendaciones, para promover la transición hacia una bioeconomía sostenible, algunas de ellas son:
1) Tener un enfoque estratégico hacia la bioeconomía.
2) Transformar el portafolio de las 50 principales innovaciones de base biológica para convertirlos en planes de acción y hojas de ruta.
3) Lograr un balance de los programas focalizados en la tecnología y orientados por la misión.
4) Mantener la posición de liderazgo en sostenibilidad y bioeconomía circular.
5) Promover la digitalización, automatización y la inteligencia artificial.
6) Elaborar una estrategia sobre el uso de las nuevas técnicas genómicas.
7) Promover las colaboraciones entre las industrias.
8) Promover los procesos de transdisciplinaridad y co-creación/co-innovación.
9) Promover los clusters de bioeconomía en los niveles regional, nacional y supranacional.
10) Financiar el crecimiento de las pequeñas y medianas empresas y otros actores.
11) Implementar incentivos desde el lado de la demanda para la creación de mercados.
El estudio ha sido financiado por la Comisión Europea en el marco del EU 2018 Bioeconomy Strategy y su plan de acción, junto con los estudios “Carbon Economy” y “EU Biorefinery Outlook to 2030”, para apoyar las políticas de investigación e innovación sobre productos y servicios de base biológica.
Mayor información en: https://biobased-innovations.eu/
Referencia (acceso abierto):
Bardellini, Marcello ; Wydra, Sven ; Kaufmann, Tanja ; Moreschi, Raffaella ; Vis, Martijn ; Fischer, Piret ; Voglhuber-Slavinsky, Ariane ; Spekreijse, Jurjen ; Hüsing, Bärbel ; Schmoch, Ulrich ; Aichinger, Heike ; De Ferrari, Alice ; Abbondanti Sitta, Ilaria ; Davidis, Bas ; Bertuzzi, Niccolò. 2021. Life and biological sciences and technologies as engines for bio-based innovation. Studies on support to research and innovation policy in the area of bio-based products and services. BTG , Directorate-General for Research and Innovation (European Commission) , Fraunhofer , ICONS. DOI: 10.2777/046454
