Reducir la inseguridad alimentaria y el impacto ambiental de la producción de alimentos mediante la “electroagricultura”
Existe una creciente presión para aumentar la eficiencia de la agricultura a fin de reducir la inseguridad alimentaria y el impacto ambiental. Un nuevo método de “agricultura eléctrica” podría aumentar la eficiencia de la adquisición de energía por parte de las plantas, así como reducir la tierra necesaria para cultivar alimentos.
La inseguridad alimentaria es una preocupación mundial de primer orden. Alrededor de un tercio de los alimentos que se cultivan en todo el mundo se desperdician desde la fase de preproducción hasta el momento en que llegan a los hogares.
En combinación con los impactos del cambio climático que amenazan las prácticas agrícolas, existe una creciente presión para aumentar la eficiencia de la producción y distribución de alimentos en todo el mundo. Los investigadores, apoyados por la Fundación Bill y Melinda Gates, han encontrado una forma de aumentar la eficiencia de una parte del proceso de producción de alimentos, lo que tiene el potencial de reducir enormemente la huella ambiental de la producción de alimentos.
Aumento de la eficiencia de la fotosíntesis
A pesar de ser el componente central de la adquisición de energía de las plantas, la fotosíntesis es en realidad muy ineficiente, ya que solo el 1% de la energía luminosa capturada por la planta se convierte con éxito en energía utilizable.
Un grupo de bioingenieros ha desarrollado un nuevo método de producción de alimentos que convierte de manera más eficiente el dióxido de carbono (CO2) en energía utilizable para el consumo de las plantas. La "electroagricultura" sustituye básicamente la fotosíntesis por una reacción química alimentada por energía solar entre el CO2 y el agua para crear acetato, que se utiliza para alimentar a las plantas cultivadas hidropónicamente.
Para que este método tenga éxito, las plantas deben ser modificadas genéticamente para activar una vía metabólica que normalmente está inactiva en las plantas maduras. Esta vía metabólica permite a las plantas consumir el acetato, que normalmente sólo es consumible por las plantas en germinación, y se "desactiva" cuando una planta llega al punto en el que puede realizar la fotosíntesis.
Los investigadores compararon este proceso con la intolerancia a la lactosa en los humanos adultos. El ingeniero biológico Robert Jinkerson de la Universidad de California dice: "Cuando somos bebés podemos digerir la lactosa en la leche, pero para muchas personas esa vía se desactiva cuando crecen. Es más o menos la misma idea, sólo que para las plantas".
A pesar de los éxitos de sus investigaciones, todavía queda mucho trabajo por hacer. Jinkerson continúa: “En el caso de las plantas, todavía estamos en la fase de investigación y desarrollo para intentar que utilicen acetato como fuente de carbono, porque las plantas no han evolucionado para crecer de esta manera, pero estamos haciendo progresos… Sin embargo, los hongos, la levadura y las algas se pueden cultivar de esta manera hoy en día, por lo que creo que esas aplicaciones se podrían comercializar primero, y las plantas vendrán más adelante”.
Desvinculando la agricultura de la naturaleza
Además de aumentar la eficiencia de la producción de energía en las plantas, este nuevo método de “agricultura eléctrica” tiene el potencial de reducir enormemente la cantidad de tierra necesaria para cultivar alimentos. También podría significar que los alimentos se podrían cultivar en entornos que normalmente se considerarían inadecuados para la agricultura.
Robert Jinkerson, ingeniero biológico, Universidad de California .
Feng Jiao, electroquímico de la Universidad de Washington, añade: "En la actualidad, tenemos una eficiencia de alrededor del 4%, que ya es cuatro veces superior a la de la fotosíntesis, y como todo es más eficiente con este método, la huella de CO2 asociada a la producción de alimentos se vuelve mucho menor".
Los investigadores estiman que con más investigación y una implementación exitosa, su nuevo método de "agricultura eléctrica" podría liberar el 88% de la tierra que actualmente se utiliza para la producción de alimentos en los Estados Unidos de América. Esta tierra podría luego usarse para la recuperación de la vida silvestre, la conservación y el secuestro de carbono, apoyando la biodiversidad y los objetivos de cambio climático, al tiempo que aumenta la eficiencia de la producción y distribución de alimentos.
Fuentes y referencias de la noticia:
- Crandall, Bradie S. et al., (2024) Electro-agriculture: Revolutionizing farming for a sustainable future. Joule