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

(CNN) — Incluso antes de que llegáramos a la luna, los humanos habían estado haciendo planes para enviar personas a Marte y, en los últimos años, el sueño parece estar más cerca de convertirse en realidad. La NASA planea poner los pies en el planeta rojo en la década de 2030, mientras que SpaceX de Elon Musk planea llegar incluso antes.

La dificultad no es solo llevar a los astronautas a Marte, sino también mantenerlos una vez que estén allí; no puedes simplemente cultivar papas en su suelo, a pesar de lo que Matt Damon te haría 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 conocida y temperaturas promedio de -81 grados Fahrenheit (-62°C), 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 compañía con sede en París y Los Ángeles diseñó un sistema de cápsulas de ambiente controlado que algún día podría permitir que los cultivos crezcan en el espacio.

“Una especie multiplanetaria”

“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, rodeada de plantas”.

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Belvisi pasó un año con ingenieros en el Portal espacial AMES de la NASA antes de lanzar Interstellar Lab en 2018. Su sistema de unidad ecológica de circuito cerrado nutricional, o «NUCLEUS», es una estructura modular compuesta de 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 microverduras frescas, vegetales, hongos e incluso insectos comestibles.

“El enfoque inicial fue construir un sistema de producción de alimentos regenerativo para promover la agricultura sostenible en la Tierra”, dice Belvisi. «Pero pregunté, ‘¿y 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 ambiente 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 está mudando ahora a un laboratorio en Cabo Cañaveral, Florida, para participar en la fase final del desafío, y los ganadores se anunciarán en abril.

Agricultura en entornos hostiles

Dentro de los cubos de la cápsula NUCLEUS, las plantas se cultivan en sistemas de cultivo vertical, 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 una planta. Puede usar significativamente menos agua y fertilizante que la agricultura tradicional al aire libre y, al recircular continuamente el agua, genera muy pocos desechos.

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 27.870,912 metros 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, espinaca y rúcula.

Deane Falcone, directora científica de Crop One, dice que los principios se pueden aplicar esencialmente a cualquier entorno hostil.

«Una de las ventajas fundamentales de este cultivo de interior es que podemos ponerlo en Dubái, podemos ponerlo 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 usara una granja vertical en Marte, se podría extraer agua de las capas de hielo debajo de la superficie del planeta, mientras que la luz podría ser suministrada por un sistema de espejos para aumentar la luz solar natural o usando 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, «controlas las horas de luz, tienes mucha influencia sobre lo que hará la planta», dice. “Puedes fomentar la floración simplemente cambiando el momento de la iluminación”.

Esta instalación de Crop One en Dubái es la granja vertical más grande del mundo. (Emirates-Crop One)

Falcone señala que en ausencia de la gravedad, como durante el esperado viaje de nueve meses a Marte, la forma más común de agricultura vertical, la hidroponía (cultivo en agua), no funcionaría. “Todas las granjas a gran escala de la Tierra dependen de la gravedad”, explica. “Estamos cultivando 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 los cultivos ya se cultivan con luces artificiales. Las semillas se plantan en un sustrato rico en nutrientes dentro de cámaras selladas que se esparcen con gránulos de fertilizante. Para contrarrestar la falta de gravedad, los astronautas deben administrar agua minuciosamente a las raíces de las plantas individuales, un sistema que no sería factible a la escala requerida para alimentar a toda una tripulación.

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

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

Pero Falcone predice que se requerirá un espacio mucho más grande. “El sistema tiene que ser algo en lo que se pueda confiar día tras día para proporcionar alimentos”, dice. “También podría adaptarse para proporcionar aire respirable a medida que las plantas que crecen allí crean oxígeno. Tendría que tener un sistema a gran escala para permitir la salida continua de alimentos y productos adicionales como el oxígeno”.

“La única opción”

Los alimentos que podrían cultivarse en estos sistemas y servirse a los colonos marcianos se imaginan en «Dinner on Mars: The Technologies That Will Feed the Red Planet and Transform Agriculture on Earth», un libro de Lenore Newman, directora del Instituto de Agricultura y Alimentación. en la Universidad de Fraser Valley, y Evan Fraser, director del Instituto de Alimentos Arrell de la Universidad de Guelph, ambos en Canadá.

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

Fraser dice que mediante el uso de luz LED y un reactor nuclear como fuente de energía, «prácticamente todo es posible en un entorno marciano».

“En Marte, tienes que cerrar el ciclo. Tienes que prestar mucha atención a cualquier cosa que estés perdiendo o poniendo en el sistema”, dice Fraser. “Es un buen ejercicio de pensamiento para recordarnos lo que podríamos hacer en la Tierra si realmente redobláramos el esfuerzo”.

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 los costos, como los costos de la tierra. Están logrando una enorme cantidad de productividad por acre cuadrado, por hora de trabajador y por litro de agua utilizada”, dice Fraser.

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

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