Ricavare proteine dall’aria può sembrare impossibile, ma è una strada che da alcuni anni le ricerche stanno percorrendo, con progetti in Europa e negli Stati Uniti. Questo può avvenire grazie alla fermentazione gassosa, partendo da anidride carbonica e idrogeno, ma come funziona questa reazione e quali prospettive concrete ci sono? Dopo aver approfondito gli studi sulle micoproteine e sulla plant cell culture, cerchiamo di saperne di più.
Proteine dall’aria: la fermentazione gassosa e le sue potenzialità
La domanda di cibi proteici nel mondo continua a crescere, una tendenza che non vede battute d’arresto. Questo avviene sia per un aumento di popolazione in molte aree in via di sviluppo, sia per il consolidarsi delle preferenze, nei Paesi più ricchi, per una dieta nutriente ma non ipercalorica. Si devono fare i conti, però, con la necessità di ridurre l’impatto ambientale dell’agricoltura e dell’allevamento, circostanza che in Cina, come abbiamo visto, viene affrontata con metodi drastici.
Si inserisce nella continua ricerca di nuove soluzioni, un’idea che fino a poco tempo fa avremmo relegato alla fantascienza: produrre proteine utilizzando l’aria. Alcune aziende e gruppi di ricerca stanno seguendo questa strada avveniristica, per lo sviluppo di tecnologie in grado di generare biomassa proteica e amminoacidi partendo da anidride carbonica (CO₂) e idrogeno (H₂). All’interno di bioreattori, vengono coltivati microrganismi capaci di produrre il proprio nutrimento sfruttando sostanze inorganiche semplici (come appunto l’idrogeno), oltre a energia luminosa o chimica.
Il principio: batteri, anidride carbonica ed energia rinnovabile
Alla base del processo ci sono batteri idrogen-ossidanti che, a differenza dei comuni lieviti o funghi, non si nutrono di zuccheri o materia organica derivata da colture agricole, ma di gas, in particolare idrogeno, ossigeno e anidride carbonica. L’energia necessaria per far crescere queste popolazioni microbiche proviene da elettrolisi dell’acqua, un processo che impiega corrente elettrica – idealmente da fonti rinnovabili – per scindere l’acqua in idrogeno e ossigeno gassosi. Il carbonio contenuto nella CO₂ viene incorporato nelle biomolecole (aminoacidi, lipidi, carboidrati) durante la crescita microbica.
Come illustrato in una pubblicazione su Global Food Security, in un sistema ben congegnato il processo può essere altamente efficiente e il rendimento in termini di proteina per ettaro equivalente di “superficie produttiva” è diverse volte superiore a quello della soia, e richiede una frazione dell’acqua necessaria per la coltivazione vegetale.
In termini concreti, la biomassa microbica viene raccolta, pastorizzata (per uccidere i micro-organismi), disidratata e ridotta in polvere. Il risultato è una farina proteica ad alto contenuto nutritivo, con un profilo amminoacidico bilanciato, che si può utilizzare come ingrediente alimentare o per produrre mangimi da destinare agli animali.
Da una startup finlandese il primo prodotto commerciale di bio-proteina da anidride carbonica
La startup finlandese Solar Foods nel 2019 è stata apripista nello sviluppo commerciale di proteine dall’aria con il prodotto Solein, derivato da anidride carbonica, acqua ed elettricità. Secondo l’azienda, ecco la composizione media di questo ritrovato:
- 65-70% proteine
- 5-8% grassi (principalmente insaturi)
- 10-15% fibre alimentari
- 3-5% minerali e micronutrienti
I ricercatori sottolineano che dal punto di vista ambientale il vantaggio è enorme, perché la produzione di proteine da anidride carbonica richiede acqua e terra in volumi e superfici drasticamente inferiori rispetto alla carne, ma anche alle coltivazioni vegetali. Inoltre, generando proteine in bioreattori chiusi e indipendenti dal clima, la tecnologia non dipende da stagioni, suolo fertile o condizioni meteorologiche, e potrebbe essere implementata ovunque. Solar Foods è ormai passata dallo stadio sperimentale a una produzione su scala semi-industriale, costruendo la sua prima “Factory 01” e si prepara a portare Solein sul mercato globale come ingrediente per alimenti, sostitutivi della carne, latticini alternativi, snack e altri prodotti.
Impatto ambientale e sostenibilità: i vantaggi rispetto alle fonti tradizionali
La revisione pubblicata su Global Food Security sopra citata evidenzia che la produzione di queste proteine microbiche possono offrire una resa proteica per unità di superficie molto superiore rispetto alla soia, tra le fonti vegetali più efficienti, con un consumo idrico nettamente inferiore. Come attesta una ricerca sull’”air-food” pubblicata nel 2024 su Green Chemistry, questo tipo di produzione – alimentata da acqua, elettricità rinnovabile e anidride carbonica idealmente catturata dall’aria – può davvero abbattere l’impronta ambientale legata all’uso di terreni, acqua, deforestazione ed emissioni di gas serra. Un dato emblematico spesso citato da Solar Foods è la capacità di questo sistema di produrre 20 volte più proteine per unità di energia solare se confrontata alle piante, e fino a 200 volte di più rispetto alla carne da allevamento.
Negli USA ci si ispira agli studi della NASA
Oltre a quella appena citata, un’altra iniziativa strutturata si dedica alle proteine dall’aria. Negli Stati Uniti, Air Protein, startup innovativa con sede a Berkeley (California), sta sviluppando una tecnologia simile, con batteri idrogeno-ossidanti alimentati da anidride carbonica, per creare una farina proteica destinata a cibi ed “air meats” ad alto valore nutrizionale. In questo caso, si tratterebbe a tutti gli effetti di sostituti della carne.
L’idea nasce da una tecnologia studiata originariamente dalla NASA negli anni Sessanta, per nutrire gli astronauti durante le missioni spaziali di lunga durata. Air Protein riprende il principio di utilizzare microrganismi idrogenotrofi, cioè batteri che si nutrono di anidride carbonica, idrogeno, ossigeno e pochi minerali, per produrre biomassa proteica dentro grandi bioreattori. Anche in questo caso, nessun campo agricolo, nessun animale e nessun bisogno di stagioni favorevoli: solo aria, acqua ed energia rinnovabile.
La farina ottenuta ha un contenuto proteico che può arrivare fino all’80%. Una volta essiccata, viene “texturizzata”, cioè lavorata con calore e pressione per ottenere prodotti che ricordano la carne, il pollo o il pesce. Il risultato, almeno nei prototipi, è sorprendente: fibre simili alla carne e un profilo nutrizionale completo, ricco di amminoacidi essenziali e vitamina B12.
Il limite, oggi, sta soprattutto nei costi e nella complessità tecnologica. Far crescere proteine dall’aria è possibile, ma farlo in modo competitivo rispetto alla carne e soprattutto alla soia resta una sfida aperta. C’è poi la questione dell’accettazione dei consumatori e della regolamentazione, ancora in fase iniziale negli Stati Uniti. Nonostante questo, la startup americana ha attirato l’attenzione di investitori e analisti del settore per la sua visione audace e futuristica.
In Austria la startup che aveva convinto Bill Gates e Novo Nordisk
In questo filone si inseriva anche Arkeon, startup austriaca che aveva interessato investitori del calibro di Bill Gates e Novo Holdings, fondo legato a Novo Nordisk, gigante delle biotecnologie e dei farmaci contro diabete e obesità come Ozempic, e altri fondi specializzati in tecnologie per la sostenibilità. In questo caso, tuttavia, dobbiamo parlare al passato, perché nel giugno 2025 l’azienda ha depositato istanza di fallimento, a prova delle difficoltà e della competitività di un settore in evoluzione.
L’iniziativa impiegava gli archea chemioautotrofi, tra le forme di vita più elementari e antiche della Terra. Questi microrganismi utilizzano anidride carbonica, idrogeno e azoto come unici input, producendo come metaboliti non proteine complete, ma aminoacidi liberi, i mattoni fondamentali delle proteine. Una differenza sostanziale rispetto ad altre tecnologie “air-to-food” come Air Protein o Solar Foods, perché invece di produrre una biomassa microbica da essiccare, Arkeon produceva aminoacidi puri, già disponibili per l’industria alimentare. Questi “ingredienti” possono poi essere utilizzati per creare proteine personalizzate, formulare integratori o alimenti funzionali e sostituire parte delle proteine vegetali nei prodotti plant-based, migliorandone gusto e consistenza. La startup aveva già provato di poter produrre 20 dei 22 aminoacidi essenziali, un risultato notevole perché permette di costruire proteine complete e personalizzate per diversi usi.
Approcci differenti per le proteine del futuro
Nel panorama nascente delle “proteine dall’aria”, Air Protein, Solar Foods e Arkeon rappresentano approcci distinti e complementari, con tecnologie complessivamente simili, ma con obiettivi e mercati di riferimento diversi.
Da una parte, la statunitense Air Protein punta in modo esplicito al mondo dei sostituti della carne. L’obiettivo è creare alimenti ad alta densità proteica che abbiano l’aspetto, la consistenza e il profilo nutrizionale di una bistecca o di un filetto di pollo, ma prodotti interamente da microrganismi nutriti con aria, acqua ed energia rinnovabile. Il procedimento ricorda da vicino tecniche industriali ben più conosciute, come la produzione di lieviti o fermentati, anche se l’applicazione riguarda un settore completamente nuovo. La vera scommessa è portare questa farina d’aria a diventare un ingrediente strutturale, capace di fornire la base per veri e propri tagli di carne alternativa.
Diversa la visione della finlandese Solar Foods, che ha imboccato un percorso più prudente e trasversale. Il suo prodotto, Solein, è una polvere proteica che non vuole imitare alcun alimento. L’azienda la propone come ingrediente neutro da inserire in bevande proteiche, pasta, barrette o prodotti lattiero-caseari vegetali. Solar Foods ha già ottenuto autorizzazioni a Singapore e negli USA, e ha presentato domanda per Unione Europea (come “novel food”) e Regno Unito. Ad oggi, l’azienda non è lontana da una commercializzazione su larga scala, che in Europa potrebbe essere raggiunta nel 2026.
Se Air Protein, quindi, guarda alla gastronomia del futuro con l’ambizione di ricreare la carne senza allevamenti, Solar Foods lavora invece per diventare il fornitore di base di una farina proteica universale da integrare nella filiera alimentare esistente.
Dal canto suo, Arkeon puntava a distinguersi grazie al focus sugli aminoacidi invece che sulla biomassa microbica, una scelta che, al di là delle vicende dell’azienda, apre scenari ampi per l’industria alimentare e nutraceutica.
Limiti e domande aperte
Pur considerando il suo grande potenziale, su questa tecnologia, nelle sue diverse forme, pesano ancora alcune criticità, eccole in sintesi.
- Consumo energetico. L’elettrolisi dell’acqua e la cattura della CO₂ dall’aria richiedono energia, infatti il processo risulta davvero vantaggioso se l’elettricità proviene da fonti rinnovabili e a basso costo.
- Costi di scala e infrastrutture. Per diventare competitiva con le fonti proteiche tradizionali è necessaria una produzione su larga scala. Al momento non è facile ipotizzare quando il procedimento sarà economicamente vantaggioso.
- Regolamentazione e accettazione. Nuovi alimenti di questo tipo devono prima ottenere approvazioni normative, e poi convincere i consumatori.
- Profilo nutrizionale e organolettico. Anche se la farina proteica è nutrizionalmente valida, possono esserci limiti in termini di gusto, consistenza e versatilità. Molto dipenderà da come verrà integrata nei prodotti finali e l’approvazione finale dei consumatori sarà il traguardo definitivo e più delicato.
Una carta in più per il cibo del futuro
La produzione di proteine dall’aria rappresenta una delle frontiere più affascinanti e promettenti nell’evoluzione del sistema alimentare globale. Se la tecnologia diventerà industrializzabile e quindi accessibile a una larga platea, potrebbe contribuire significativamente a:
- ridurre la pressione su terreni agricoli e risorse idriche;
- abbattere le emissioni di gas serra legate all’agricoltura e allevamento;
- garantire proteine a basso impatto ambientale anche in zone aride, marginali o non adatte all’agricoltura;
- diversificare le fonti proteiche, integrando cibo alternativo, vegetale e microbico.
Almeno nel breve termine, questa tecnologia non sostituirà agricoltura e allevamento tradizionali, ma potrà costituire un complemento strategico nelle filiere del “new food”. Si tratta infatti di una piattaforma tecnologica ancora in espansione, che potrebbe trasformare radicalmente il modo di produrre e consumare proteine.
Immagine in evidenza di: Erhan Inga/shutterstock
