Las vainas de alimentos y la agricultura vertical podrían ayudarnos a cultivar en Marte

Incluso antes de llegar a la luna, los humanos habían estado haciendo planes para enviar personas a Marte y, en los últimos años, el sueño parecía más cerca de convertirse en realidad. La NASA planea tener botas en el planeta rojo en la década de 2030, mientras que SpaceX de Elon Musk planea llegar allí incluso antes.

La dificultad no es sólo llevar astronautas a Marte sino también sostenerlos una vez que estén allí; no se pueden simplemente cultivar patatas en su suelo, a pesar de lo que Matt Damon quisiera hacernos creer en la película "The Martian".

Con una atmósfera 100 veces más delgada que la de la Tierra, solo la mitad de la cantidad de luz solar, sin agua dulce accesible y temperaturas promedio de -81 grados Fahrenheit, Marte es el entorno más desafiante en el que los humanos jamás hayan planeado producir alimentos.

Una startup llamada Interstellar Lab cree que puede tener la solución. La empresa con sede en París y Los Ángeles ha diseñado un sistema de cápsula de ambiente controlado que algún día podría permitir cultivar en el espacio.

"Interstellar Lab es la búsqueda del sueño de un niño en el contexto de la crisis climática en la Tierra", dice la directora ejecutiva Barbara Belvisi. “Cuando era más joven, soñaba con convertirme en una especie multiplanetaria y vivir bajo cúpulas en otros planetas, rodeado de plantas”.

Belvisi pasó un año con ingenieros en el portal espacial AMES de la NASA antes de lanzar Interstellar Lab en 2018. Su sistema nutricional de unidad ecológica de circuito cerrado, o “NUCLEUS”, es una estructura modular compuesta por nueve cápsulas cúbicas diseñadas para proporcionar una dieta nutritiva para cuatro astronautas durante una misión de dos años. Belvisi dice que es capaz de producir microvegetales, vegetales, hongos e incluso insectos comestibles frescos.

"El objetivo inicial era construir un sistema regenerativo de producción de alimentos para promover la agricultura sostenible en la Tierra", dice Belvisi. “Pero pregunté: '¿Qué pasaría si la tecnología que necesitaremos para vivir en el espacio pudiera ayudarnos a vivir de manera más sostenible en la Tierra?' Así nació el concepto de módulos avanzados de entorno controlado para la Tierra y el espacio”.

En 2021, el diseño estuvo entre los ganadores de la Fase 1 del Deep Space Food Challenge de la NASA, y en enero de este año, la NASA anunció a NUCLEUS entre los 11 finalistas de la Fase 2.

NUCLEUS se mudará ahora a un laboratorio en Cabo Cañaveral, Florida, para participar en la fase final del desafío, cuyos ganadores se anunciarán en abril.

Dentro de los cubos de la cápsula NUCLEUS, las plantas se cultivan en sistemas de cultivo verticales, el método que muchos científicos consideran la mejor opción para la agricultura marciana.

La agricultura vertical es un método de cultivo sin suelo en un ambiente controlado, entregando agua rica en nutrientes directamente a las raíces de la planta. Puede utilizar mucha menos agua y fertilizantes que la agricultura tradicional al aire libre y, al recircular continuamente el agua, genera muy pocos residuos.

Un ejemplo a gran escala de este método en uso se puede encontrar en las instalaciones de Emirates Crop One en Dubai, la granja vertical más grande del mundo. Según Crop One, su granja en Dubai cubre 330.000 pies cuadrados de espacio de cultivo vertical y produce 1 millón de kilogramos (más de 2 millones de libras) de cultivos cada año, incluyendo col rizada, espinacas y rúcula.

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Deane Falcone, director científico de Crop One, dice que los principios se pueden aplicar prácticamente a cualquier entorno hostil.

"Una de las ventajas fundamentales de este cultivo de interior es que podemos plantarlo en Dubái, en condiciones de frío extremo, básicamente en cualquier lugar", explica Falcone. Y aparte del agua y la luz artificial, "es independiente de los recursos".

Según Falcone, si se utilizara una granja vertical en Marte, se podría extraer agua de las capas de hielo situadas debajo de la superficie del planeta, mientras que la luz podría suministrarse mediante un sistema de espejos que magnificaran la luz solar natural o utilizando lámparas alimentadas por energía solar y energía eólica.

Falcone considera que la agricultura vertical en un entorno totalmente sellado y controlado es “la única opción para la agricultura en Marte”, aunque algunos científicos están investigando el cultivo de plantas directamente en el suelo marciano. Con la agricultura vertical, “se controlan las horas de luz y se tiene mucha influencia sobre lo que hará la planta”, afirma. "Se puede fomentar la floración simplemente cambiando el momento de la iluminación".

Falcone señala que en ausencia de gravedad, como durante el viaje previsto de nueve meses a Marte, la forma más común de cultivo vertical, la hidroponía (cultivo en agua), no funcionaría. "Todas las granjas a gran escala de la Tierra dependen de la gravedad", explica. "Estamos creciendo en una bandeja de agua que fluye, (y) esa agua se mantiene en la bandeja por gravedad".

Es un problema que se encuentra a bordo de la Estación Espacial Internacional, donde ya se cultivan con luz artificial. Las semillas se plantan en un sustrato rico en nutrientes dentro de cámaras selladas que están esparcidas con bolitas de fertilizante. Para contrarrestar la falta de gravedad, los astronautas deben administrar minuciosamente agua a las raíces de plantas individuales, un sistema que no sería factible a la escala necesaria para alimentar a toda una tripulación.

Falcone sugiere un método alternativo, conocido como aeroponía, que entregaría agua a las raíces contenidas mediante una niebla.

Una vez en la superficie de Marte, y bajo la influencia de la gravedad marciana, se podría utilizar un sistema de granja vertical hidropónica, alojado en un entorno como el NÚCLEO de Interstellar Lab.

Pero Falcone predice que se necesitará un espacio mucho mayor. "El sistema tiene que ser algo en lo que se pueda confiar día tras día para proporcionar alimentos", afirma. “También podría adaptarse para suministrar aire respirable a medida que las plantas que crecen allí crean oxígeno. Se necesitaría un sistema a gran escala para permitir la producción continua de alimentos y productos adicionales como oxígeno”.

Los alimentos que podrían cultivarse en estos sistemas y servirse a los colonos marcianos se imaginan en “Cena en Marte: las tecnologías que alimentarán el planeta rojo y transformarán la agricultura en la Tierra”, un libro de Lenore Newman, directora del Instituto de Agricultura y Alimentación. de la Universidad de Fraser Valley, y Evan Fraser, director del Arrell Food Institute de la Universidad de Guelph, ambos en Canadá.

"La clave para sustentar la vida en Marte es un sistema alimentario eficiente, de circuito cerrado y extremadamente intensivo", dice Newman.

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Fraser dice que al utilizar luz LED y un reactor nuclear como fuente de energía, "prácticamente todo es posible en un entorno marciano".

“En Marte, hay que cerrar el círculo. Hay que prestar mucha atención a todo lo que se pierde o se introduce en el sistema”, afirma Fraser. "Es un buen ejercicio de pensamiento para recordarnos lo que podríamos hacer en la Tierra si realmente duplicáramos nuestra apuesta".

Fraser cree que este tipo de tecnología podría ayudarnos a utilizar los recursos de la Tierra de manera más eficiente y reducir las emisiones de carbono.

“La industria agrícola vertical ha hecho un trabajo notable al reducir la mano de obra, el agua y costos como los de la tierra. Están logrando una enorme productividad por acre cuadrado, por hora de trabajador y por litro de agua utilizada”, afirma Fraser.

Cuando se les preguntó si pensaban que la agricultura vertical era una buena opción para sustentar la vida en Marte, tanto Newman como Fraser respondieron al unísono: "Es la única opción".