Crecer con audacia: la agrotecnología espacial da forma a la agricultura en la Tierra

Los efectos del cambio climático son imposibles de ignorar, sobre todo cuando las temperaturas, las mareas y los fenómenos meteorológicos que baten récords causan estragos en todo el planeta. En todo el mundo se pierden cada año 12 millones de hectáreas de tierras valiosas para la agricultura, y la producción agrícola mundial tendrá que aumentar un 70% para satisfacer la demanda de una población en expansión. No es de extrañar que estemos asistiendo a un crecimiento constante, inversiones y, lo que es más importante, innovación en el mercado de la tecnología agrícola, incluida la industria espacial.

El valor que la innovación espacial ya ha creado aquí en la Tierra es inconmensurable. La NASA afirma que el rendimiento de su inversión en la economía estadounidense es más de tres veces superior a su presupuesto anual. Desde los datos celulares y la predicción de huracanes hasta la robótica y la ciencia de la salud, muchos aspectos de nuestras vidas son mucho más fáciles, eficientes o agradables gracias a los avances y la utilización que se hacen en el espacio. Ahora vemos un enorme potencial de investigación y avance tecnológico para la tecnología agrícola en el espacio, con aplicaciones que permitirán una futura y prolongada habitabilidad extraterrestre, así como la mejora de las prácticas agrícolas aquí en la Tierra.

El desarrollo de fuentes de alimentos sostenibles y escalables para los astronautas será fundamental para nuestra capacidad de establecer y ampliar con éxito nuevos destinos en el espacio. Algunas empresas comerciales, como Voyager, están desarrollando activamente nuevas estaciones espaciales comerciales para sustituir a la Estación Espacial Internacional (ISS), y con estos nuevos destinos surge la necesidad de proporcionar alimentos ricos en nutrientes a sus habitantes.

Como el entorno espacial nos plantea retos a los que no tenemos que enfrentarnos aquí, los investigadores se ven obligados a pensar fuera de los límites normales de lo que es posible para idear soluciones que a menudo conducen a innovaciones que cambian las reglas del juego aquí en la Tierra. Por ejemplo, la NASA ayudó a desarrollar una tecnología LED de orientación biológica para ayudar a las plantas a crecer en interiores.

Esta idea surgió de una investigación inicial sobre los efectos de los vuelos espaciales de larga duración en el cuerpo humano. De 1997 a 2017, el Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial (NSBRI) recibió subvenciones del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston para estudiar las fuentes de luz y cómo cambiaban la actividad cerebral. Los investigadores descubrieron que la luz azul afectaba a la forma en que el cuerpo produce melatonina, una hormona fundamental para mantener en hora los relojes biológicos de los astronautas. Este descubrimiento llevó a la NASA a sustituir la iluminación fluorescente de la estación espacial por LED.

Consumían menos energía, emitían menos calor y cambiaban de color, temperatura e intensidad para reflejar los ritmos circadianos de los astronautas. La capacidad de cambiar estas características también resultó relevante para el cultivo de plantas en interiores, ya que los LED proporcionaban las longitudes de onda adecuadas para la fotosíntesis.

Más o menos al mismo tiempo que el NSBRI iniciaba sus investigaciones, el Dr. Dickson Despommier, catedrático de Ciencias de la Salud Medioambiental de la Universidad de Columbia, y sus 105 estudiantes de posgrado idearon la granja vertical, "un edificio de varias plantas en el que se cultivan capas de plantas en cada planta". Además de los controles climáticos, las luces LED desarrolladas por la NASA cambiaron las reglas del juego de la agricultura vertical terrestre, ya que se pueden programar fácilmente para que emitan longitudes de onda específicas para cada cultivo y ofrezcan unas condiciones de crecimiento óptimas.

La agricultura vertical es impactante por muchas razones. En primer lugar, las granjas verticales tienen un rendimiento mucho mayor que las tradicionales. Un acre de cultivo vertical puede producir el equivalente de cuatro a seis acres de suelo, dependiendo del cultivo. En segundo lugar, las granjas verticales ofrecen un periodo vegetativo durante todo el año, libre de inclemencias meteorológicas o plagas. En tercer lugar, las granjas verticales son mucho más sostenibles, tanto para los propios cultivos como para la Tierra. Funcionan sin necesidad de pesticidas ni herbicidas y, al no necesitar maquinaria agrícola, utilizan (y producen) un mínimo de combustibles fósiles.

En la actualidad, la agricultura vertical es uno de los sectores de más rápido crecimiento dentro de la agricultura, con muchos empresarios inspirados por la posibilidad de reducir el agua y la tierra necesarios para mantener los cultivos. Se espera que la próxima generación de granjas verticales se centre en los cultivos básicos, como el trigo, el maíz y la soja, que ocupan la mayor parte de la superficie agrícola del planeta y exigen grandes recursos.

El primer alunizaje también contribuyó a establecer normas que afectan a la forma en que se producen y mantienen seguros nuestros alimentos hoy en día. Los brotes de intoxicación alimentaria por alimentos envasados en los supermercados son ahora extremadamente raros, gracias a la adopción casi universal por parte de la industria del sistema de Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control (APPCC). Este sistema se creó para los alimentos de los astronautas en los inicios del programa Apolo, con tres principios rectores: realizar un análisis de peligros, identificar los puntos críticos y determinar cómo pueden prevenirse, controlarse o eliminarse los peligros, y vigilar esos puntos con mediciones frecuentes. Ahora, este mismo sistema permite a las empresas alimentarias suministrar sistemáticamente alimentos seguros y de calidad a los consumidores.

Esta exportación de conocimientos técnicos y hardware desarrollados a través de soluciones espaciales, o "transferencia de tecnología", tiene el potencial de catalizar cambios drásticos en las prácticas agrícolas actuales, ya que los recursos de nuestro planeta siguen disminuyendo. A día de hoy, el hambre en el mundo afecta a casi el 10% de la población mundial y el 40% de las especies vegetales de la Tierra están en vías de extinción. Desgraciadamente, nuestras soluciones a estos retos se quedan cortas, aunque en diciembre se alcanzó un nuevo acuerdo importante para proteger la biodiversidad en la COP15. Tenemos que seguir explorando nuevas herramientas que permitan a los organismos seguir el ritmo de un clima que cambia rápidamente y de nuestra creciente población.

Además de los esfuerzos de mitigación climática que se están llevando a cabo en múltiples sectores, la agricultura mundial requiere innovaciones biológicas y técnicas radicalmente nuevas para aumentar la adaptabilidad del sector y reducir las pérdidas de cosechas a fin de mantener la rentabilidad de las explotaciones en un mercado cada vez más competitivo. StarLab Oasis, una empresa de investigación agrícola con sede en Abu Dhabi y perteneciente a Voyager Space, tiene previsto utilizar la combinación única de microgravedad, radiación espacial y vibraciones de lanzamiento que ofrece el entorno espacial como herramienta para desarrollar semillas de cultivos con rasgos nuevos y beneficiosos. Este concepto de introducir factores de estrés físico en las semillas para desarrollar nuevos rasgos se lleva aplicando en la Tierra desde hace casi 100 años y es responsable de más de 3200 cultivos diferentes. En concreto, el cultivo fuera de la Tierra ha producido "más de 200 variedades espaciales de plantas y frutas, entre ellas arroz, trigo, maíz, soja, algodón y tomates'' por valor de "29 900 millones de dólares de más de 1,3 millones de toneladas de alimentos", según la Corporación de Ciencia y Tecnología Aeroespacial de China.

Las nuevas semillas son otra gran oportunidad para la innovación agrotécnica en el espacio. La NASA ya trabaja en la adaptación de las semillas transportadas a bordo de la estación espacial para que se desarrollen mejor en ese entorno. Con la película de semillas -un polímero hidrosoluble incrustado con semillas- se pueden almacenar, manipular y controlar varias semillas a la vez, y se podrían añadir nutrientes a la solución de la película de semillas para estimular el crecimiento. La NASA espera incorporar nutrientes a la película de semillas para proteger a las plantas del estrés de la microgravedad o enriquecerla con microorganismos que estimulen su crecimiento. Si tiene éxito, la película de semillas podría ser una opción viable para los agricultores de la Tierra que buscan adaptar las plantas para que sean más resistentes frente a los factores de estrés.

Las tecnologías desarrolladas para la agrotecnología espacial también tienen aplicaciones que van más allá de la agricultura para apoyar iniciativas de sostenibilidad más amplias. El año pasado, la NASA lanzó un nuevo equipo de soporte vital regenerativo, el Sistema de Control Medioambiental y Soporte Vital. Esta tecnología permite que más miembros de la tripulación vivan a bordo de la estación espacial durante más tiempo y con menos recursos. El hardware comprende dos sistemas -un sistema de revitalización del aire y un sistema de recuperación de agua- que eliminan los contaminantes. El sistema de recuperación de agua es especialmente potente, con una tasa de recuperación del 93,5%. Esta capacidad demostrada de reciclar las aguas residuales tiene un potencial increíble para tener un impacto en la Tierra, especialmente en lugares remotos con poco acceso al agua dulce.

La lista de innovaciones y tecnologías espaciales que tienen aplicaciones terrestres es extensa y seguirá creciendo a medida que aumenten los recursos y las oportunidades de investigación. Nuestra visión es un futuro de alimentos nutritivos económicamente asequibles y cultivados de forma sostenible para la humanidad, en cualquier lugar del universo, y el espacio desempeñará sin duda un papel fundamental para acercarnos a él.