El programa Artemis de la NASA es un increíble regreso a la luna que puede redefinir la alimentación de los humanos futuros tanto en el espacio como en la Tierra. Se han aprobado siete experimentos centrados en plantas para entender lo que se necesita para cultivar plantas con éxito en el espacio. Además de la agricultura espacial, innovaciones como los envases y alimentos impresos 3D y las nuevas aplicaciones de los microbiomas podrían tener implicaciones importantes para los alimentos en la Tierra. Los desafíos relacionados con el diseño de alimentos en el espacio (vida útil, ciclos de bucle cerrado, nutrición e imposibilidad de cocinar) pueden mejorar el acceso a la nutrición en los entornos más difíciles de nuestro planeta.
¿Cuáles son los requisitos esenciales para los alimentos en el espacio?
Aunque en la Tierra la mayoría de nosotros se centra en aspectos como la variedad y la nutrición en la dieta, los criterios más importantes para los sistemas de alimentación en el espacio son, entre otros, los siguientes:
1. Seguridad de los alimentos: evitar el desperdicio de comida, procesar los residuos y reciclar con ecosistemas avanzados de bucle cerrado para el cultivo de plantas
2. Fiabilidad: capacidad de soportar las condiciones extremas del espacio, larga duración y tamaño mínimo
3 Densidad de nutrientes y disfrute (sabor agradable, variedad, facilidad de preparación, etc.)
El espacio plantea algunos desafíos únicos
Cultivar plantas en el espacio plantea algunos retos, ya que se trata de un ecosistema cerrado sin gravedad, sin luz solar directa, con una cantidad limitada de espacio y con un suministro limitado de agua. La ausencia de gravedad significa que cocinar es difícil y se debe minimizar el consumo de los recursos disponibles en la nave (masa, energía, tiempo de la tripulación, agua, eliminación de residuos). Los alimentos preenvasados no son siempre viables a causa del deterioro de los nutrientes y de las enormes cantidades necesarias. En el futuro, la exploración del espacio profundo requerirá años de viaje con un suministro limitado de alimentos y agua y sin posibilidades de reabastecimiento.
Tendencias de publicación y patentes
Las publicaciones y patentes de la NASA y de otras agencias sobre alimentos en el espacio existen desde hace décadas. Usamos CAS Content Collection™ para analizar las publicaciones científicas internacionales relacionadas con los sistemas de vida y de alimentos en el espacio entre 2000 y 2022. El panorama de la investigación muestra que los grandes anuncios de nuevos programas espaciales generan un aumento de las publicaciones y patentes futuras en todo el mundo. Por ejemplo, la Estación Espacial Internacional ha realizado un enorme esfuerzo desde su anuncio en 1993. El incremento en el número de publicaciones y patentes desde entonces tiene una alta correlación con los más de 2500 experimentos que se han llevado a cabo desde ese año. Del mismo modo, hay una tendencia clara de aumento de la investigación desde el anuncio en 2011 del programa Tripulación Comercial de la NASA y otro pico tras el lanzamiento del programa Artemis en 2017 (figura 1).
Nuevas soluciones: alimentos espaciales impresos en 3D
¿Una pizza que no es de este mundo? Perdón por el juego de palabras, pero los nuevos avances en el uso de la impresión 3D para producir alimentos que se han llevado a cabo en la Estación Espacial Internacional podrían tener un enorme impacto en algunos de los principales problemas alimentarios que sufrimos en la Tierra. Las impresoras 3D producen diferentes diseños y dietas personalizadas añadiendo a los alimentos ingredientes concretos. Hoy en día, las tintas para las impresoras 3D se pueden componer de carne y hortalizas deshidratadas y lácteos en polvo reforzados con los micronutrientes requeridos. Algunas de las tintas comestibles más comunes en estas impresoras son de puré de patatas, chocolate, masa, queso, nata, glaseado para tartas y frutas.
Esta tecnología es crucial para aumentar la duración de los alimentos en el espacio. Gracias a ella, los materiales alimentarios pueden ser estériles y se almacenan como materias primas. Además, esto minimiza el espacio de almacenamiento a bordo.
Uso de microbios para producir nutrientes
Los investigadores están estudiando distintos tipos de bacterias para convertir los componentes del aire y los residuos corporales en nutrientes. Por ejemplo, algunas bacterias —los hidrogenótrofos (microorganismos unicelulares que metabolizan el hidrógeno con un aporte de energía)— podrían convertir el dióxido de carbono exhalado por los astronautas en proteínas por medio de un proceso similar a la fermentación. Otros investigadores descubrieron que la Yarrowia lipolytica, emparentada con la levadura de panadería, se puede usar para producir lípidos e incluso plásticos alimentándola con orina humana, lo que abre la posibilidad de transformar un residuo natural en nutrientes esenciales para la salud humana.
Alimentos preenvasados
Aunque los alimentos deshidratados o congelados son esenciales, la NASA está estudiando otras tecnologías de conservación de alimentos en busca de nuevas estrategias. Por ejemplo, la esterilización térmica asistida por presión y la esterilización con microondas garantizan una calidad inicial y una nutrición superiores en los alimentos preenvasados. También se están investigando técnicas mejores de preenvasado para aumentar la duración de los alimentos a hasta 5 años.
Sistemas de bucle cerrado y agricultura espacial
La mejor opción para contar con una fuente constante de nutrición adecuada es cultivar productos en la nave espacial. La existencia de una granja espacial facilitaría la creación de un entorno sostenible, ya que las plantas se pueden usar para reciclar las aguas residuales, generar oxígeno, purificar el aire e incluso reciclar las heces en la nave. Actualmente existe un huerto espacial conocido como Veggie. Puede alojar seis plantas y se ha usado para cultivar con éxito lechuga, col china, mostaza mizuna, kale ruso rojo y zinnias. Aquí puede encontrar una lista de las plantas que se han cultivado en el espacio a lo largo de las cuatro últimas décadas.
Implicaciones de los alimentos espaciales para nuestro planeta
La investigación en esta área de los alimentos espaciales puede contribuir a desarrollar una relación mejor y más sostenible entre nuestros alimentos y el planeta. Los invernaderos de bucle cerrado y la agricultura vertical se pueden usar en zonas áridas, polares, remotas o con una densidad de población elevada por sus bajos requisitos de agua y suelo. Producir carne usando componentes del aire podría reducir la ganadería y recortar drásticamente el uso de suelo y agua. Un purificador de aire avanzado creado para los alimentos espaciales se está utilizando actualmente para la conservación de la comida y en quirófanos.
La impresión 3D de alimentos podría desempeñar un papel esencial en la lucha contra la carestía de alimentos aquí en la Tierra. Las impresoras 3D pueden crear alimentos de un modo más rápido y más limpio que cualquier chef y también permiten personalizar las texturas y los valores nutricionales. Por otra parte, las tintas comestibles pueden ampliar el uso de fuentes no tradicionales de materiales alimentarios.
Todas estas tecnologías pueden reducir el volumen en el transporte, el envasado, la distribución y otros costes acercando la producción a los clientes, lo que se traducirá en una menor huella ecológica. Los beneficios derivados de la investigación constante en la exploración espacial se pueden ampliar así al entorno de la Tierra y a sus habitantes, y pueden proporcionar ideas para mantener y proteger los ecosistemas terrestres.