La viande cultivée pourrait bientôt devenir abordable pour le grand public. La mise à l'échelle des bioréacteurs – passant d'installations de laboratoire à des systèmes industriels de plusieurs dizaines de milliers de litres – a considérablement réduit les coûts de production par rapport aux méthodes traditionnelles. Les prix actuels, qui dépassent 10 000 £ par kilogramme, pourraient chuter sous la barre des 10 £ par kilogramme grâce à des systèmes plus volumineux et des procédés optimisés.
Points clés :
- Les bioréacteurs de plus grande capacité améliorent le rendement et réduisent les coûts en répartissant les dépenses fixes sur des volumes de production plus élevés.
- Les bioréacteurs de qualité alimentaire, d'un coût de 12 500 £, remplacent progressivement les systèmes de qualité pharmaceutique tarifés à 250 000 £.
- Des technologies avancées telles que les milieux sans sérum et la production en continu réduisent encore les coûts, certaines estimations atteignant 1,95 £ par kilogramme.
- Les défis comprennent des investissements initiaux élevés et l'obtention de densités cellulaires élevées (actuellement de 5 à 10 g/L, avec un potentiel pouvant atteindre 360 g/L).
Trajectoire de réduction des coûts pour la production de viande cultivée : du laboratoire à l'échelle commerciale
Dr Marianne Ellis : Conception de bioréacteurs et de bioprocédés à grande échelle pour la viande cultivée
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Les défis du changement d'échelle des bioréacteurs
Le changement d'échelle des bioréacteurs pour la production de viande cultivée s'accompagne d'importants obstacles. Bien que des systèmes de plus grande capacité promettent une réduction des coûts unitaires, des défis techniques et financiers subsistent.
Coûts élevés des systèmes de bioréacteurs actuels
À l'heure actuelle, de nombreuses entreprises du secteur de la viande cultivée dépendent de bioréacteurs de qualité pharmaceutique. Ces systèmes, initialement conçus pour la fabrication de biomédicaments, sont surdimensionnés pour la production agroalimentaire. Un bioréacteur de qualité pharmaceutique de 320 litres coûte environ 250 000 £, principalement en raison de matériaux et de capteurs de pointe qui excèdent les exigences de la production de viande cultivée [5]. Cela les rend non seulement onéreux, mais aussi inadaptés aux besoins de l'industrie.
En revanche, les entreprises développant des bioréacteurs de qualité alimentaire ont réalisé des avancées majeures dans la réduction des coûts. Par exemple, Meatly propose un bioréacteur de 320 litres pour environ 12 500 £, réduisant les coûts de 95 % par rapport aux systèmes pharmaceutiques [5]. Cependant, de nombreux producteurs continuent d'utiliser des équipements existants non conçus pour une production alimentaire rentable, soulignant l'écart qu'il reste à combler.
Défis liés à la croissance et à la densité cellulaires
Un autre défi majeur réside dans l'obtention d'une densité cellulaire élevée. Les bioréacteurs actuels n'atteignent généralement que des densités de 5 à 10 grammes par litre, bien que certaines configurations avancées parviennent à atteindre 300 à 360 grammes par litre [2]. Des densités plus faibles entraînent une consommation accrue de milieux de culture, d'énergie et de temps, des facteurs qui augmentent directement le coût de production de la viande cultivée.
À ce problème s'ajoutent des inefficacités telles que les difficultés liées à la façon dont les nutriments atteignent les cellules, notamment un transfert d'oxygène inadéquat, l'épuisement rapide des milieux et des temps de doublement cellulaire lents. Résoudre ces inefficacités permettrait de réduire considérablement les coûts. Une étude du secteur a estimé que l'optimisation de ces facteurs pourrait faire chuter les coûts de production d'environ £350,000 à £1.6 par kilogramme [2]. Cependant, tant que ces défis techniques ne sont pas surmontés, la montée en échelle de la production demeure une entreprise onéreuse.
Besoins en capitaux pour le scale-up
Le passage à des systèmes de plus grande envergure exige également un investissement initial considérable. Les installations capables d'accueillir des bioréacteurs de 5,000 à 50,000 litres requièrent des capitaux substantiels. Par exemple, une usine conçue pour produire 1,700 tonnes par an pourrait nécessiter six unités de 5,000 litres, pour des dépenses d'investissement estimées à un peu moins de £30 million [6]. Bien qu'une telle configuration puisse potentiellement ramener le coût du poulet cultivé à £4.90 par kilogramme [4], l'engagement financier initial constitue un obstacle majeur pour la plupart des entreprises.
Actuellement, de nombreux producteurs opèrent à l'échelle du kilogramme et visent une transition vers une production à l'échelle de la tonne d'ici trois ans [1][3]. Néanmoins, franchir ce cap nécessitera de surmonter tant les barrières techniques que financières décrites ci-dessus.
Nouveaux développements dans la conception des bioréacteurs
Alors que les défis de mise à l'échelle dans l'industrie de la viande cultivée persistent, les avancées récentes dans la conception des bioréacteurs apportent des solutions concrètes. Ces innovations visent à réduire les coûts d'équipement, à améliorer les processus de culture cellulaire et à encourager la collaboration à l'échelle du secteur.
Modèles de bioréacteurs économiques
De nouveaux modèles de bioréacteurs de qualité alimentaire intègrent désormais de l'acier inoxydable 304 au lieu de l'acier 316, plus onéreux, ainsi que des réseaux de capteurs simplifiés [8]. Cet ajustement permet de réduire significativement les coûts tout en maintenant les normes indispensables de sécurité alimentaire. En s'affranchissant des systèmes traditionnels obsolètes et coûteux, ces modèles sont mieux adaptés aux impératifs d'une production moderne.
Milieux et procédés améliorés
Les milieux de culture cellulaire, qui représentent plus de la moitié des coûts de production variables [9], ont bénéficié de réductions de coûts notables. En août 2024, le professeur Yaakov Nahmias de l'Université hébraïque de Jérusalem, en collaboration avec Believer Meats, a publié une étude dans Nature Food. Ils ont fait la démonstration d'un procédé de fabrication continue utilisant la filtration tangentielle (TFF) fonctionnant pendant 20 jours, atteignant une expansion de biomasse de 130 milliards de cellules par litre. Ce procédé utilisait un milieu sans sérum dont le prix n'était que de 0,50 £ par litre. L'étude estimait qu'une installation de 50 000 litres pourrait produire 2,14 millions de kilogrammes de poulet cultivé par an à un coût d'environ 5 £ par livre, égalant ainsi le prix du poulet biologique [7].
Dans le cadre d'une autre avancée majeure en 2023, Mosa Meat s'est associé à Nutreco pour remplacer 99,2 % en poids de son milieu nutritif de base par des composants de qualité alimentaire. Cette transition a permis de maintenir des taux de croissance cellulaire comparables à ceux obtenus avec des milieux de qualité pharmaceutique, tout en réduisant considérablement les coûts. Le passage d'ingrédients de qualité pharmaceutique à des ingrédients de qualité alimentaire présente le potentiel de réduire les dépenses en milieux de base d'environ 77 % [9]. Par exemple, le glucose de qualité alimentaire coûte environ 0,04 £ par gramme, contre 0,14 £ par gramme pour le glucose de qualité réactif [9]. Ces avancées dans les milieux et les procédés s'alignent avec les économies de coûts générées par les dernières conceptions de bioréacteurs.
« L'étude confirme les premiers calculs théoriques indiquant que les milieux sans sérum peuvent être produits à des coûts bien inférieurs à 1 $/L sans compromettre la productivité, ce qui constitue un facteur clé pour que la viande cultivée atteigne la compétitivité-coût. »
- Dr Elliot Swartz, scientifique principal en viande cultivée, The Good Food Institute [7]
Collaboration et avancées open source
La collaboration au sein de l'industrie impulse ces avancées. La transparence et le partage de données ouvertes contribuent à accélérer les progrès. Des modèles technico-économiques open source et des données concrètes valident la viabilité économique de la viande cultivée, permettant aux plus petites entreprises de bénéficier de connaissances partagées [7]. Cet esprit de collaboration est également manifeste dans la recherche sur la formulation des milieux, les entreprises travaillant aux côtés des fournisseurs pour développer des options de milieux sans sérum standardisés et rentables [8].
« Le GFI salue l'esprit d'ouverture qui continue de caractériser les chercheurs du domaine de la viande cultivée comme le Dr Nahmias et ses collègues, qui ont compris que démontrer le potentiel scientifique de la viande cultivée profitera à l'ensemble des scientifiques travaillant dans ce secteur. »
- Bruce Friedrich, président, The Good Food Institute [7]
Voies vers une viande cultivée abordable
Solutions combinées pour la réduction des coûts
L'atteinte de la parité des coûts avec la viande traditionnelle repose sur la combinaison de bioréacteurs de qualité alimentaire, de milieux optimisés et de méthodes de production continue.
L'un des moyens les plus efficaces de réduire les coûts d'équipement consiste à passer de l'acier inoxydable de qualité pharmaceutique 316 à l'acier inoxydable de qualité alimentaire 304, plus abordable, pour les bioréacteurs. De plus, la transition d'un procédé par lots (batch) à un procédé continu peut augmenter considérablement la productivité tout en réduisant les dépenses [8].
L'optimisation des milieux de culture joue un rôle clé, car ils représentent plus de la moitié des coûts de production variables. Pour y remédier, l'industrie s'éloigne des protéines recombinantes onéreuses pour se tourner vers des hydrolysats d'origine végétale dérivés de sources telles que le soja, le colza ou la levure, qui fournissent des nutriments à moindre coût. Les entreprises adoptent également des techniques de filtration avancées pour recycler les milieux, réduisant ainsi les déchets et les dépenses [8][9][3].
En intégrant ces stratégies, les coûts de production peuvent être réduits à des niveaux compétitifs. Ces approches permettent non seulement de rendre la viande cultivée plus abordable, mais posent également les bases d'une tarification encore plus avantageuse à l'avenir.
Projections tarifaires futures
En s'appuyant sur ces mesures de réduction des coûts, l'industrie est prête pour de nouvelles diminutions de prix à mesure que la production augmente d'échelle. D'ici 2026, la production annuelle devrait atteindre environ 125 000 tonnes, McKinsey estimant que les volumes de production pourraient se situer entre 400 000 et 2,1 millions de tonnes d'ici 2030 [8].
À mesure que de nouvelles installations adoptent des systèmes de bioréacteurs de 50 000 litres et des procédés de fabrication continue, les économies d'échelle devraient faire baisser les prix de manière encore plus marquée [7]. Les rendements de production actuels varient de 5–10 g/L jusqu'à 300–360 g/L. Les avancées dans les formulations de milieux, soutenues par l'optimisation guidée par l'IA et les modèles métaboliques à l'échelle du génome, accéléreront probablement ces réductions de coûts [8].
« Dans l'ensemble, nous conseillons aux fournisseurs, aux entreprises et aux laboratoires universitaires de collaborer à la mise au point d'options de milieux sans sérum abordables et d'équipements adaptés, afin de rationaliser les efforts, d'améliorer l'efficacité et de promouvoir une croissance durable. » - The Good Food Institute [8]
Le chemin vers l'accessibilité financière ne repose pas sur une solution unique. Il s'agit plutôt d'intégrer de multiples stratégies à travers l'ensemble du processus de production. À mesure que ces innovations progressent, la viande cultivée est en passe de devenir une alternative commercialement viable et accessible sur le marché britannique.
Conclusion : montée en échelle des bioréacteurs et avenir de la viande cultivée
La montée en échelle des bioréacteurs est devenue un axe stratégique déterminant pour rendre la production de viande cultivée plus abordable. Le secteur a franchi des étapes remarquables, les coûts de production diminuant significativement à mesure que les opérations passent des laboratoires à petite échelle aux systèmes à l'échelle commerciale.
Les installations de laboratoire sont rapidement remplacées par diverses conceptions de bioréacteurs à grande échelle. Les entreprises déploient désormais des systèmes de bioréacteurs à haute capacité, passant d'une production mesurée en kilogrammes à des rendements annuels de l'ordre de la tonne. Ces progrès, associés à des conceptions de qualité alimentaire développées sur mesure, démontrent que des infrastructures rentables deviennent une réalité.
La collaboration et l'innovation sont les moteurs de cette progression. Les initiatives de la filière pour affiner les formulations de milieux de culture et perfectionner la conception des équipements contribuent à réduire encore davantage les coûts. La réussite repose sur la convergence des avancées relatives aux lignées cellulaires, aux milieux et à l'efficacité des bioréacteurs. Avec des rendements oscillant entre 5–10 g/L et 300–360 g/L selon la configuration des bioprocédés, et des résultats prometteurs issus des méthodes de fabrication en continu, l'industrie est en bonne voie pour rivaliser avec la viande traditionnelle sur le plan tarifaire. Ces avancées intégrées ouvrent la voie à une viande cultivée abordable.
À mesure que la production monte en échelle et que les technologies se perfectionnent, la viande cultivée s'impose comme une option viable et accessible pour les consommateurs au Royaume-Uni. Pour rester informé de la façon dont ces évolutions façonnent l'avenir de l'alimentation, continuez de suivre Cultivated Meat Shop, votre ressource de référence pour décrypter cette filière en pleine expansion.
FAQ
Pourquoi les bioréacteurs de plus grande taille réduisent-ils le coût de la viande cultivée ?
Les bioréacteurs de plus grande capacité jouent un rôle clé dans la baisse du coût de la viande cultivée. En augmentant les volumes de production et en optimisant l'utilisation des ressources, ils permettent d'accroître les rendements tout en réduisant le coût unitaire par kilogramme de viande. Cette avancée ouvre la voie à une viande cultivée plus abordable et accessible dans les années à venir.
Quels sont les obstacles actuels à l'utilisation généralisée des bioréacteurs de 50 000 litres ?
Garantir une distribution homogène des nutriments et de l'oxygène, maîtriser les contraintes de cisaillement et assurer un mélange efficace représentent des défis majeurs dans les systèmes de grande dimension. Ces difficultés techniques augmentent les coûts de production tout en élevant le risque de détérioration cellulaire, rendant l'exploitation efficace des bioréacteurs à très grande échelle complexe pour le moment.
À quelle échéance la viande cultivée pourrait-elle atteindre les prix de la grande distribution au Royaume-Uni ?
La viande cultivée pourrait faire son entrée dans les rayons des supermarchés britanniques à des prix compétitifs d'ici la fin des années 2020. Selon les estimations, elle pourrait s'aligner sur le coût de la viande conventionnelle aux alentours de 2027. Cette évolution dépendra des avancées dans la montée en échelle des bioréacteurs et de la compression des coûts de production, ouvrant ainsi la voie à une démocratisation de la viande cultivée pour les consommateurs au quotidien.
