Impresoras 3D de alimentos, una visión de futuro

La impresión de alimentos en 3D es una incógnita que genera en estos momentos opiniones encontradas. Sin embargo, no hay duda de que estamos viviendo un cambio de paradigma basado en la tecnología. Para adaptarnos a él será necesario también modificar nuestro pensamiento. Sólo así podremos llegar a vislumbrar el futuro de una tecnología con potencial suficiente como para desplegar un abanico de posibilidades en alimentación. En el artículo le ofrecemos una reflexión sobre el porvenir de la impresión 3D en alimentación.

En la actualidad y en lo relativo a las impresoras 3D de alimentos predominan dos sentimientos contradictorios entre la opinión pública. Por un lado, un cierto escepticismo; por otro, una buena dosis de curiosidad por las posibilidades que la tecnología deja entrever.

Hace ya algún tiempo que en AINIA entramos en contacto con esta tecnología y desde entonces hemos ido poco a poco viviendo su evolución y conociendo más detalles tanto de su enorme potencial como de sus actuales limitaciones. No obstante, para abordar este trabajo de análisis, ha resultado indispensable realizar una búsqueda de información más profunda y actualizar lo que en los últimos años y meses se está moviendo con relación a este tema.

El presente artículo pretende aportar de forma amena y sintética nuestro punto de vista en relación con la evolución de esta tecnología y en la medida de lo posible identificar las luces y sombras de la impresión de alimentos en 3D.

Contextualización de la impresión 3D, ¿qué es exactamente?

Empezaremos suponiendo que quizás hoy en día existe aún un número importante de los lectores que no tienen muy claro qué es la impresión 3D y menos aún la impresión 3D de alimentos.

Se entiende por impresoras 3D o prototipado 3D una serie de sistemas que permiten la creación de modelos y estructuras tridimensionales mediante diferentes técnicas de inyección, extrusión, etc.

Esta tecnología se desarrolló principalmente en el entorno de la ingeniería de los materiales con el fin de reducir los tiempos y costes del desarrollo de moldes y estructuras tridimensionales necesarias en el proceso de diseño industrial.

Los sistemas de impresión 3D tienen en común con las impresoras digitales de nuestros ordenadores que mediante un interfaz adecuado permiten llevar al mundo físico (en un folio por ejemplo en el caso de nuestras impresoras) un modelo digital desarrollado en nuestro ordenador.

En el caso de la impresora 3D, los modelos digitales obtenidos mediante el ordenador se convierten en un objeto tridimensional empleando para ello algún tipo de polímero, resina o aleación metálica, dependiendo del sistema de modelado empleado.

Esta tecnología, que en primer lugar fue una herramienta al servicio de los ingenieros, se ha ido desarrollando con el paso del tiempo, simultáneamente con los sistemas informáticos, la automática, el desarrollo de sensores y en definitiva con el Internet de las cosas, hasta el punto de que hoy en día existe la posibilidad técnica, comercial y económica de la impresión de elementos a la carta con sistemas cada vez más robustos y económicos.

De hecho, hoy por hoy, a través de nuestros ordenadores se pueden compartir programas y modelos digitales que nos permiten imprimir en nuestros hogares piezas sofisticadas, que posteriormente podemos ensamblar nosotros mismos y obtener utensilios y herramientas personalizadas.

Este vertiginoso avance de la informática, electrónica y las ciencias de los materiales está al mismo tiempo provocando una revolución en las ideas y en la forma de entender los negocios y las relaciones.  Así pues, se está replanteando seriamente un cambio radical en el modo de fabricación, de modo que las habituales instalaciones industriales a las que estamos acostumbrados desde la revolución industrial del siglo XIX podrían desaparecer, sustituidas por sistemas de fabricación aditiva en estructuras complejas deslocalizadas.

Pero ante toda esta potencial revolución, habrá como siempre conceptos que evolucionarán y se consolidarán en realidades tangibles, algunas ideas que finalmente quedaron en nada, pero también surgieran aplicaciones y negocios que hoy simplemente nadie ha imaginado.

Llegado este punto, ¿qué se puede decir en relación con la impresión de alimentos? ¿Tiene la impresión de alimentos aplicación práctica? Es más… ¿qué sentido tiene imprimir alimentos y qué aporta? ¿Cuál es su futuro?

Impresión 3D de alimentos, ¿de qué punto partimos?

Para responder a estas preguntas, sería importante aclarar que el concepto de impresora de alimentos es probablemente un término desafortunado que lleva a confusión.

De hecho, los sistemas existentes son una vía posible, pero no la única de la elaboración automática (robotizada) para obtener alimentos. Realmente de lo que se está hablando es de robótica y esto implica que las opciones válidas para automatizar los procesos de elaboración de alimentos son numerosísimas, tanto si estamos considerando la alternativa de elaborar dichos alimentos en nuestros hogares, como si de lo que se trata es de automatizar y desarrollar fábricas inteligentes de alimentos.

Pero en relación con lo que nos deparará el futuro con la impresión 3D, me vienen a la memoria dos anécdotas sucedidas hace tiempo con dos avances tecnológicos hoy ya consolidados, cuando aún eran novedad.

La primera anécdota tiene que ver con la sustitución del vidrio y el metal por el envase multicapas para zumos y lácteos. La empresa Tetrapak fue fundada en Suecia en los años 50 del siglo XX, si bien esta tecnología no llegó a España hasta los años 60 y no se generalizó su uso hasta pasados los años 70 con la inauguración de la planta de Arganda del Rey.

Fue la primera vez que se empleaba el tetrabrik y la tecnología de envasado aséptico. En esta época se hizo una entrevista en televisión para explicar al público las ventajas de esta tecnología. El producto no tenía en aquel momento el grado de detalle y perfección actual, pero sobre todo sus ventajas no eran totalmente patentes.

Durante la entrevista, la apertura del recipiente se complicó y finalmente el producto se derramó cayendo sobre la mesa y el entrevistado. Sobra decir que aquella escena, lejos de eliminar, aumentó las suspicacias respecto al nuevo “invento”. A pesar de todo, hoy en día y con el paso de los años, nadie duda de sus ventajas y su realidad es patente.

El otro ejemplo que me viene a la memoria sucedió durante unas jornadas en Valencia, a mediados de los 90, en las que exponíamos las ventajas y el futuro de los alimentos mínimamente procesados.

Las jornadas las coordinaba una excelente colaboradora de nuestro centro, la doctora Milagros Mateo, que había realizado su estancia posdoctoral en la Universidad de Davis (California) trabajando en postcosecha. En las jornadas pretendíamos evidenciar el futuro de las ensaladas preparadas cortadas, higienizadas, envasadas en films microperforados  y protegidas mediante atmósferas modificadas. Aún recuerdo ciertos comentarios irónicos y la incredulidad general de la audiencia. Sobra decir que hoy en día este tipo de productos son una realidad y que aquellos visionarios que supieron identificar las oportunidades, lideran hoy en día el mercado de las ensaladas envasadas y listas para su consumo.

De algún modo también hoy la tecnología de la impresión 3D de alimentos es una gran incógnita que genera tantas dudas como interés. Por eso es precisamente ahora, cuando no está todo claro, y existe la incertidumbre cuando se presentan las mayores oportunidades. Es ahora cuando tiene sentido saber más y explorar sus opciones. Quizás dentro de tres o cuatro años, sabremos realmente qué era factible y qué no lo era. No obstante aquellos que hayan decidido ser los primeros en recorrer este camino, en equivocarse y en haber acertado, tendrán como siempre el control del mercado y de la tecnología.

Impresora 3D de alimentos, su presente tecnológico y los retos a superar.

Pero yendo al fondo de la cuestión, en qué consiste hoy por hoy un sistema de impresión 3D de alimentos. Una impresora 3D de alimentos lo constituyen básicamente dos elementos; un hardware y un software.  El hardware a su vez consta de un sistema informático más o menos convencional que suele ser un ordenador, portátil, de sobremesa u ordenador industrial. No obstante incluso un teléfono móvil o una tableta o una red ordenadores podría ser dónde reside la “inteligencia” del sistema. En todo caso, ésta es la parte menos comprometida de la tecnología, porque las soluciones aplicables son múltiples y las alternativas y mejoras de la tecnología se suceden de forma vertiginosa.

Por otro lado está la parte más compleja del hardware de una impresora 3D de alimentos. Es decir, el sistema de impresión propiamente dicho. Los elementos mecánicos y electrónicos que permiten el proceso de selección, dosificación, calentamiento, cocción y posicionamiento de los ingredientes para dar forma al alimento. Porque no podemos olvidar que lo que se espera de una impresora 3D es que sirva un alimento en condiciones de ser consumido. Aquí es donde la tecnología tiene que avanzar de una manera decidida para que ese tipo de equipos dejen de ser una anécdota, una moda pasajera o un simple capricho.

Estos equipos cuentan con un sistema de posicionamiento que emplea sensores y actuadores, así como tecnología de control numérico para guiar la boquilla dosificadora hacia cualquier posición XYZ. Los ingredientes que se utilizan para la elaboración de los alimentos se incorporan en cartuchos con diferentes volúmenes (de forma similar a las jeringuillas) y mediante émbolos automáticos dosifican cada ingrediente en la cantidad y lugar programado.

Pero en la práctica estos equipos sólo permiten tareas relativamente sencillas al modo que actúa como una manga pastelera robotizada. El cartucho o cartuchos se cargan con ingredientes o mezclas de éstos (deben poder fluir) y esta mezcla se bombea dibujando el recorrido en las tres dimensiones.

Estos sistemas permiten decorar tartas, pasteles, decorar platos con salsas y obtener dibujos artísticos espectaculares. No obstante esas capacidades son muy limitadas y la pregunta que surge de forma natural es ¿qué utilidad real tienen los equipos actuales?

Quizás hoy por hoy puede ser un artículo interesante en la cocina de un chef de prestigio que desea sorprender a sus comensales con formas y texturas novedosas. También puede ser un regalo sorprendente si te gusta estar siempre a la última en tecnología. Pero en mi opinión, las impresoras 3D aún no son la gran revolución del sector que muchos desearían, pero tampoco los consideraría una moda pasajera.

Creo que lo importante en las impresoras 3D de alimentos es lo que nos deparará el futuro y probablemente estamos hablando de los próximos 10 años. Porque las impresoras 3D de hoy son sólo una primera versión de lo que está por venir.

Las impresoras no pueden cocinar estrictamente hablando, no pueden dosificar ingredientes pulverulentos y las texturas que desarrollan no son comparables a las obtenidas con los sistemas tradicionales de cocción, fritura, horneado, cocción a vapor etcétera. Tampoco los platos elaborados tienen la consistencia ni la apariencia a la que estamos acostumbrados. Nada que ver con un buen filete, una dorada al horno o una buena hamburguesa con patatas fritas. Pero cuidado, han venido para quedarse y su evolución puede ser espectacular en los próximos años. Es fácil prever como algunas de sus limitaciones serán resueltas en breve, pero lo más inquietante es aquello que en estos momentos no podemos ni siquiera imaginar.

Si algunas de sus limitaciones actuales son un diseño poco robusto, un funcionamiento lento y un precio elevado, también serán éstas las primeras cuestiones en ser resueltas, ya que la velocidad de producción, la mejora de su diseño tanto desde un punto de vista de versatilidad como de funcionalidad y de higiene se mejorarán rápidamente a medida que se generalice su producción y entren más actores a competir en el mercado.

Del mismo modo también se reducirá su precio por la misma razón que en sus orígenes comprar uno de los primeros ordenadores era impensable y hoy en día tenemos acceso a ordenadores miles de veces más potentes a precios muy bajos.

En cuanto a la disponibilidad de ingredientes y programa de recetas, a medida que aumente el mercado, más y más grandes empresas de ingredientes ofrecerán sus productos bajo el formato de cápsulas o sistemas alternativos de modo que la disponibilidad de ingredientes y recetas crecerá.

En lo relativo a los programas de elaboración podría suceder lo mismo que ha sucedido recientemente con la disponibilidad de programas para móviles (app’s). En este caso, a  medida que los teléfonos inteligentes se han ido popularizando y su capacidad de memoria y sus interfaces permitían más prestaciones, el número de programadores de app’s y su oferta se ha disparado. Por tanto, tampoco parece ser éste un gran problema. No obstante poner en marcha toda en industria no es cosa que puede hacerse de un día para otro.

Impresoras 3D de alimentos, ¿tienen potencial real para conquistar las cocinas?

Por otro lado, quizás una de las mayores dificultades de este tipo de sistemas será dotarles de una mayor funcionalidad. ¿Podremos preparar verdaderamente una hamburguesa o un plato de pasta o un bistec o en definitiva un plato complejo con el sabor, la textura y la apariencia de los obtenidos por métodos convencionales?

En mi opinión, es bastante difícil imaginar que estos equipos lo permitan en un plazo corto, no obstante la tecnología podrá posiblemente, poco a poco, alcanzar retos cada vez más ambiciosos. Quizás se pueda pronto cocinar al tiempo que se dosifica, y algunos platos podrían prepararse de forma integral.

Es posible que asistamos pronto también al desarrollo de platos y formas nuevas que vayan sustituyendo a las formas convencionales de igual modo que hace 200 años no se podía comprender la industria de los helados del siglo XXI porque no existía este concepto ni existía el mercado de los chicles o de las bebidas carbonatados.

A favor de la implantación de estos sistemas existen otras cuestiones que hoy en día el consumidor no contempla porque no le son próximas, pero que no por ello son menos reales y que a futuro tendrán una gran importancia.

Por ejemplo, un sistema interconectado global en el que la elaboración de alimentos esté deslocalizado, en el que las dietas se puedan personalizar, adaptándolas a las necesidades de cada uno de los individuos y sean las mismas máquinas quienes se encargan de su planificación y elaboración, dándonos más tiempo libre, eliminando las tareas rutinarias encaja perfectamente con el tipo de sociedades hacia las que nos dirigimos.

Poder elegir la comida que más nos gusta considerando nuestras necesidades nutricionales particulares, nuestra actividad diaria y nuestro presupuesto y que el sistema lo elabore y lo tenga listo para su consumo de forma inmediata es un sueño que podría estar a nuestro alcance en los próximos años.

Por otro lado está, la cada vez mayor escasez de recursos naturales como consecuencia del crecimiento de la población. Los recursos del planeta son limitados y en el futuro la forma de obtención de alimentos no podrá ser tal y como la conocemos hoy en día. La actual cría de ganado, de ovejas, aves, etc no es sostenible y a la larga no podrá satisfacer las necesidades de la población sujeta a un crecimiento exponencial. Habrá que recurrir entonces a otras fuentes de proteínas más fáciles de producir y de forma más eficiente. Fuentes que hoy por hoy rechazamos o cuya apariencia, aroma, sabor y textura no es satisfactoria. Así pues, habrá que recurrir al uso masivo de algas, de insectos y al empleo de sistemas de producción basados en tejidos celulares. Es en este contexto en el que el transporte de ingredientes para su elaboración, su posterior texturización, aromatización y ensamblado en los lugares de consumo puede ser la solución más adecuada. Y será aquí dónde los sistemas de impresión y cocción 3D tendrán un futuro claro.

De igual manera desde la perspectiva de la sostenibilidad de nuestras sociedades, la reducción de la huella de carbono y el consumo energético jugarán un importante papel en el diseño de los nuevos sistemas de producción. El transporte de ingredientes básicos tales como proteínas, hidratos de carbono, ácidos grasos, vitaminas, etc. así como aromatizantes, y saborizantes parece ser más eficiente que el transporte de la elementos tal y como se producen hoy en día. Téngase en cuenta que entre el 70 y el 90% del peso de un alimento es solo agua. Por otro lado el despilfarro de alimentos hoy en día es enorme. Un sistema de producción deslocalizado podría suponer una importante reducción de dichos desperdicios.

Otra gran ventaja de este tipo de sistemas es su capacidad para adaptarse a las necesidades dietéticas de cada individuo. Hoy en día, frecuentemente aparecen carencias nutricionales tanto entre la población de los países desarrollados como en países en vía de desarrollo. Con la increíble paradoja de que en el primer mundo la nutrición está produciendo graves problemas de obesidad y múltiples enfermedades asociadas, mientras que en los países del Tercer Mundo se producen frecuentemente problemas derivados de la desnutrición por falta de algunos de los nutrientes esenciales.

En ambos casos disponer de sistemas nacionales de alimentación de bajo coste, flexibles y que permitan la personalización de las dietas permitiría aprovechar todas las fuentes de nutrientes disponibles a buen precio y de forma rápida.

Supongamos el caso de un país en los que la base de su alimentación es el arroz, pero que la aportación de algunas vitaminas y aminoácidos esenciales es muy limitada. Los sistemas de impresión 3D de alimentos permitirían elaborar platos equilibrados con texturas y sabores aceptables, haciendo uso de las materias primas locales y cubriendo las carencias nutricionales mediante la incorporación de minerales, vitaminas o proteínas de diferentes procedencias gracias a la adquisición de pequeños lotes de ingredientes o aprovechando fuentes inusuales tras su transformación tecnológica.

No parece ésta un solución tan utópica, si por ejemplo consideramos un fenómeno extremadamente sorprendente como es el altísimo número de teléfonos móviles que existen hoy en día en algunos países de África, en los que hasta hace bien poco, no existían ni los más elementales sistemas de comunicación.

Probablemente tendremos que empezar a pensar de otro modo para adaptarnos a lo que la tecnología nos depara, porque los cambios que vamos a vivir no van a poder entenderse solamente desde nuestra actual concepción de la sociedad y del modo en que vivimos hoy.