¿Cómo podemos cultivar más alimentos usando menos recursos? Los científicos se han centrado en esta pregunta durante décadas, si no siglos, ya que una población mundial en constante crecimiento necesita buscar constantemente nuevas formas de producir alimentos de manera sostenible y asequible.
Aquí hay una pregunta que la mayoría de nosotros nunca hemos contemplado, porque parece tan insondable: ¿qué pasaría si los cultivos pudieran crecer sin luz solar, no al estilo de una granja vertical , donde la luz LED reemplaza al sol, sino en la oscuridad total?
Un artículo publicado la semana pasada en Nature Food detalla un método para hacer precisamente eso.
La fotosíntesis utiliza una serie de reacciones químicas para convertir el dióxido de carbono, el agua y la luz solar en glucosa y oxígeno. La etapa dependiente de la luz viene primero y depende de la luz solar para transferir energía a las plantas, que la convierten en energía química. Sigue la etapa independiente de la luz (también llamada ciclo de Calvin), cuando esta energía química y el dióxido de carbono se utilizan para formar moléculas de carbohidratos (como la glucosa).
Un equipo de investigación de UC Riverside y la Universidad de Delaware encontró una manera de saltarse por completo la etapa dependiente de la luz, proporcionando a las plantas la energía química que necesitan para completar el ciclo de Calvin en la oscuridad total. Usaron una electrólisis para convertir el dióxido de carbono y el agua en acetato , una forma de sal o éster de ácido acético y un componente común para la biosíntesis (también es el componente principal del vinagre). El equipo alimentó las plantas con acetato en la oscuridad y descubrió que podían usarlo como si hubieran usado la energía química que obtendrían de la luz solar.
Probaron su método en varias variedades de plantas y midieron las diferencias en la eficiencia del crecimiento en comparación con la fotosíntesis normal. Las algas verdes crecieron cuatro veces más eficientemente, mientras que la levadura experimentó una mejora de 18 veces.
El problema con la fotosíntesis, aunque ha existido desde el comienzo de la vida en la Tierra, es que solo puede convertir alrededor del uno por ciento de la energía que obtiene de la luz solar en “alimento” para la planta. El equipo también tuvo éxito al alimentar con acetato a las plantas de caupí, tomate, tabaco, arroz, canola y guisantes verdes.
“Por lo general, estos organismos se cultivan con azúcares derivados de plantas o insumos derivados del petróleo, que es un producto de la fotosíntesis biológica que tuvo lugar hace millones de años”, dijo Elizabeth Hann, coautora principal del estudio. “Esta tecnología es un método más eficiente para convertir la energía solar en alimentos, en comparación con la producción de alimentos que se basa en la fotosíntesis biológica”.
Desvincular el crecimiento de las plantas de la luz solar, por extraño que parezca, tendría enormes beneficios potenciales para la producción de alimentos. A medida que el cambio climático hace que el clima y, por lo tanto, los rendimientos de los cultivos sean cada vez más impredecibles, se vuelve más atractivo y necesario cultivar alimentos en entornos controlados, como los de las granjas verticales . Poder cultivar más cultivos en el interior también llevaría los productos a un nivel completamente nuevo de “local”, ya que los cultivos que utilizan la fotosíntesis artificial para reemplazar la luz solar teóricamente podrían cultivarse en casi cualquier lugar.
“El uso de enfoques de fotosíntesis artificial para producir alimentos podría ser un cambio de paradigma en la forma en que alimentamos a las personas”, dijo el autor correspondiente del estudio, Robert Jinkerson, profesor asistente de ingeniería química y ambiental de UC Riverside. “Al aumentar la eficiencia de la producción de alimentos, se necesita menos tierra, lo que reduce el impacto que tiene la agricultura en el medio ambiente”.
Hay algunos detalles clave que deberían resolverse antes de que esta metodología pueda considerarse seriamente para la producción de alimentos a gran escala. ¿Cuánta energía, agua y otros recursos usaría en relación con la agricultura tradicional u otras técnicas de cultivo de alimentos mejoradas con tecnología? ¿La textura, el sabor y el contenido nutricional de las plantas alimentadas con acetato son idénticos a los que crecen a la luz del sol?
Jugar con la naturaleza siempre parece una tarea turbia, pero desde la Revolución Verde hasta el advenimiento de los OGM modernos , los humanos lo han estado haciendo durante siglos; hasta cierto punto, nuestra supervivencia ha dependido de nuestra capacidad para manipular la naturaleza. Estamos viendo las consecuencias de esa manipulación ahora, pero técnicas como la fotosíntesis artificial podrían terminar siendo parte de la caja de herramientas que necesitaremos para reparar el daño que hemos causado, mientras continuamos alimentando a una población mundial en crecimiento.
Crédito de la imagen: Marcus Harland-Dunaway/UCR
