Um estudo de modelagem da fabricação de anticorpos monoclonais sugere que a instalação de produção, e não o biorreator, pode ser a maior fonte de demanda de energia. O aquecimento, a ventilação e o ar-condicionado responderam por 46% do consumo de energia modelado, enquanto a iluminação contribuiu com outros 21%. No total, a infraestrutura das instalações representou cerca de 85% da demanda, segundo resultados publicados na New Biotechnology.
Benjamin Smith, da Amgen, e colegas do Grupo de Trabalho de Sustentabilidade em Intensificação de Processos da NIIMBL compararam três abordagens de produção: processo Fed-batch em aço inoxidável, processo fed-batch com sistema de uso único e processamento contínuo de ponta a ponta com sistema de uso único. Seus modelos avaliaram energia, água, materiais e emissões de gases de efeito estufa em instalações hipotéticas que produziam cerca de 120 quilogramas de anticorpos por ano.
Os dois cenários fed-batch utilizaram biorreatores de 2.000 litros. O processo contínuo utilizou um recipiente de 500 litros durante um período de produção mais longo e alcançou uma produção anual comparável em uma instalação modelada menor: 12.387 metros cúbicos, em comparação com 14.089 metros cúbicos no processo fed-batch com sistema de uso único e 14.937 no processo fed-batch em aço inoxidável.
O cenário contínuo também apresentou o menor consumo de energia por quilograma de anticorpos: 13.239 quilowatts-hora. Os valores foram de 17.017 quilowatts-hora para o processo fed-batch com sistema de uso único e 19.120 para o processo fed-batch em aço inoxidável. Os pesquisadores concluíram que, quando a produção é equivalente, a área ocupada pelas instalações é o principal fator determinante da intensidade energética.
A comparação não apontou um único processo como o melhor em todas as medidas de sustentabilidade. A fabricação em aço inoxidável consumiu consideravelmente mais água para a limpeza, mas exigiu menos materiais descartáveis. O processo fed-batch com sistema de uso único apresentou a maior intensidade de consumíveis, enquanto o processamento contínuo utilizou mais meio de cultura e alguns tampões.
A equipe também modelou um processo contínuo aprimorado, que combinava um aumento de 50% no título de anticorpos com duas etapas de purificação por fluxo contínuo, meio mais concentrado e reutilização de sacos de meio e tampão. Em comparação com o processamento contínuo de referência, essas mudanças reduziram o consumo de água por quilograma em 26% e a intensidade de consumíveis em 58%. As emissões modeladas de dióxido de carbono equivalente foram 66% menores do que no processamento contínuo de referência e 78% menores do que no cenário fed-batch em aço inoxidável.
Mudanças nas instalações também poderiam fazer uma diferença substancial. Medidas como ajustar, quando apropriado, as classificações das salas limpas, melhorar o fluxo de ar e a iluminação, aumentar a densidade dos equipamentos e otimizar os serviços reduziram em até cerca de 35% o consumo de energia e as emissões modelados das instalações. Os modelos também indicaram que locais de clima temperado geralmente necessitavam de menos aquecimento ou desumidificação do que locais mais frios ou úmidos.
A análise abrangeu fábricas hipotéticas com um biorreator, em vez de instalações comerciais maiores com várias linhas de produção, e excluiu alguns impactos do ciclo de vida, incluindo a produção e o transporte de matérias-primas. O grupo de trabalho planeja ampliar a pesquisa com uma avaliação do ciclo de vida e dados de instalações-piloto.