Un estudio de modelización de la fabricación de anticuerpos monoclonales sugiere que las instalaciones de producción, y no el biorreactor, podrían ser la mayor fuente de demanda energética. La calefacción, la ventilación y el aire acondicionado representaron el 46 % del consumo de energía modelado, mientras que la iluminación aportó otro 21 %. En conjunto, la infraestructura de las instalaciones supuso alrededor del 85 % de la demanda, según los resultados publicados en New Biotechnology.
Benjamin Smith, de Amgen, y sus colegas del Grupo de Trabajo sobre Sostenibilidad de la Intensificación de Procesos de NIIMBL compararon tres enfoques de producción: cultivo por lotes alimentados en acero inoxidable, cultivo por lotes alimentados de un solo uso y procesamiento continuo integral de un solo uso. Sus modelos evaluaron la energía, el agua, los materiales y las emisiones de gases de efecto invernadero en instalaciones hipotéticas que producían alrededor de 120 kilogramos de anticuerpos al año.
Los dos escenarios de cultivo por lotes alimentados utilizaron biorreactores de 2.000 litros. El proceso continuo empleó un recipiente de 500 litros durante una campaña de producción más prolongada y alcanzó una producción anual comparable en unas instalaciones modeladas de menor tamaño: 12.387 metros cúbicos, frente a 14.089 metros cúbicos para el cultivo por lotes alimentados de un solo uso y 14.937 para el cultivo por lotes alimentados en acero inoxidable.
El escenario continuo también registró el menor consumo de energía por kilogramo de anticuerpo: 13.239 kilovatios-hora. Las cifras fueron de 17.017 kilovatios-hora para el cultivo por lotes alimentados de un solo uso y de 19.120 para el cultivo por lotes alimentados en acero inoxidable. Los investigadores concluyeron que, cuando la producción es equivalente, el tamaño de las instalaciones es el principal factor determinante de la intensidad energética.
La comparación no mostró que un único proceso fuera el mejor en todas las medidas de sostenibilidad. La fabricación en acero inoxidable consumió considerablemente más agua para la limpieza, pero requirió menos materiales desechables. El cultivo por lotes alimentados de un solo uso tuvo la mayor intensidad de consumibles, mientras que el procesamiento continuo utilizó más medio de cultivo y algunos tampones.
El equipo también modeló un proceso continuo mejorado que combinaba un aumento del 50 % en el título de anticuerpos con dos etapas de purificación por flujo continuo, un medio más concentrado y la reutilización de bolsas de medio y tampón. En comparación con el procesamiento continuo de referencia, los cambios redujeron el consumo de agua por kilogramo en un 26 % y la intensidad de consumibles en un 58 %. Las emisiones modeladas de dióxido de carbono equivalente fueron un 66 % inferiores a las del procesamiento continuo de referencia y un 78 % inferiores a las del escenario de cultivo por lotes alimentados en acero inoxidable.
Los cambios en las instalaciones también podrían marcar una diferencia considerable. Medidas como ajustar, cuando fuera apropiado, las clasificaciones de las salas limpias, mejorar el flujo de aire y la iluminación, aumentar la densidad de los equipos y optimizar los servicios redujeron hasta aproximadamente un 35 % el consumo energético y las emisiones modelados de las instalaciones. Los modelos también indicaron que, por lo general, los lugares de clima templado necesitaban menos calefacción o deshumidificación que los sitios más fríos o húmedos.
El análisis abarcó plantas hipotéticas con un biorreactor, en lugar de instalaciones comerciales más grandes con varias líneas de producción, y excluyó algunos impactos del ciclo de vida, como la producción y el transporte de materias primas. El grupo de trabajo tiene previsto ampliar la investigación mediante una evaluación del ciclo de vida y datos de bancos de prueba.