La fotosíntesis, la reacción química que permite la existencia de casi toda la vida en la Tierra, es extremadamente ineficiente a la hora de capturar energía: sólo alrededor del 1% de la energía lumínica que absorbe una planta se convierte realmente en energía química en el vegetal.
Una investigación desarrollada por científico estadounidenses propone un nuevo método de producción de alimentos al que llaman ‘electroagricultura’. Este revolucionario sistema reemplaza la fotosíntesis por una reacción química alimentada por energía solar que convierte de manera más eficiente el CO2 en una molécula orgánica que las plantas podrían ‘comer’ tras ser genéticamente modificadas.
Los investigadores estiman que, si todos los alimentos de EEUU se produjeran mediante electroagricultura, se reduciría la cantidad de tierra necesaria para los cultivos en nada menos que un 94%. El método, incluso, también podría utilizarse para cultivar alimentos en el espacio, aseguran los autores del trabajo publicado en la revista Joule.
Esquema de la electroagricultura / joule
«Si ya no necesitamos cultivar plantas con luz solar, entonces podemos desvincular la agricultura del medio ambiente y cultivar alimentos en entornos interiores y controlados«, dice el autor e ingeniero biológico Robert Jinkerson de la Universidad de California, Riverside.
«Creo que tenemos que llevar la agricultura a la siguiente fase de la tecnología. Producirla de una manera controlada y desvinculada de la naturaleza tiene que ser el siguiente paso».
Cambiar los campos por edificios de cultivo
La electroagricultura implicaría sustituir los campos agrícolas por edificios de varios pisos. Los paneles solares sobre o junto a los edificios absorberían la radiación del sol, y esta energía impulsaría una reacción química entre el CO2 y el agua para producir acetato, una molécula similar al ácido acético, componente principal del vinagre.
El acetato se utilizaría entonces para alimentar a las plantas cultivadas hidropónicamente. El método también podría utilizarse para cultivar otros organismos productores de alimentos, ya que el acetato lo utilizan de forma natural los hongos, la levadura y las algas.
«El objetivo de este nuevo proceso es intentar aumentar la eficiencia de la fotosíntesis», afirma el autor principal, Feng Jiao, electroquímico de la Universidad de Washington en St. Louis. «En este momento, estamos en un 4% de eficiencia, que ya es cuatro veces mayor que la de la fotosíntesis, y como todo es más eficiente con este método, la huella de CO2 asociada con la producción de alimentos se vuelve mucho menor».
La agricultura afronta una verdadera revolución / Agencias
Para diseñar genéticamente plantas que se alimentan de acetato, los investigadores están aprovechando una vía metabólica que las plantas en germinación utilizan para descomponer los alimentos almacenados en sus semillas. Esta vía se desactiva una vez que las plantas son capaces de realizar la fotosíntesis, pero si se activa de nuevo les permitiría utilizar el acetato como fuente de energía y carbono.
«Estamos tratando de activar esta vía de nuevo en las plantas adultas y despertar su capacidad natural para utilizar el acetato», dice Jinkerson. «Es lo mismo que la intolerancia a la lactosa en los seres humanos: cuando somos bebés podemos digerir la lactosa de la leche, pero para muchas personas esa vía se desactiva cuando crecen. Es más o menos la misma idea, sólo que para las plantas».
Tomates, lechugas y otros productos
El equipo está centrando su investigación inicial en los tomates y la lechuga, pero planea pasar a cultivos básicos con alto contenido calórico como la mandioca, las batatas y los cereales en el futuro. En la actualidad, han logrado diseñar plantas que pueden utilizar acetato además de la fotosíntesis, pero su objetivo final es desarrollar plantas que puedan obtener toda la energía necesaria del acetato, lo que significa que no necesitarían luz.
«En el caso de las plantas, todavía estamos en la fase de investigación y desarrollo para intentar que utilicen el acetato como fuente de carbono, porque las plantas no han evolucionado para crecer de esta manera, pero estamos haciendo avances«, asegura Jinkerson.
Los cultivos podrán prescindir de la tierra y la luz solar / Efe
«Sin embargo, hoy en día se pueden cultivar hongos, levaduras y algas de esta manera, por lo que creo que esas aplicaciones se podrían comercializar primero, y las plantas vendrán más adelante», añade.
Los investigadores también planean seguir perfeccionando su método de producción de acetato para que el sistema de fijación de carbono sea aún más eficiente.
«Este es solo el primer paso de esta investigación, y creo que hay esperanza de que su eficiencia y costo mejoren significativamente en el futuro cercano», afirma Jiao.
Estudio de referencia: https://dx.doi.org/10.1016/j.joule.2024.09.011
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