El programa Artemis de la NASA supone un increíble regreso a la Luna que podría redefinir la forma en que los futuros seres humanos se alimentarán tanto en el espacio como en la Tierra. Se han aprobado siete experimentos centrados en plantas para comprender los diferentes requisitos necesarios para cultivarlas con éxito en el espacio. Además de la agricultura espacial, nuevas innovaciones como los alimentos impresos en 3D, el envasado y las aplicaciones novedosas de los microbiomas podrían tener importantes repercusiones para la alimentación en la Tierra. Los desafíos de diseño de la alimentación en el espacio (longevidad, ciclos de circuito cerrado, nutrición e imposibilidad de cocinar) pueden mejorar el acceso a la nutrición en entornos difíciles de la Tierra.
¿Qué se necesita para la alimentación en el espacio?
Aunque la mayoría de nosotros en la Tierra nos centramos en la variedad y la nutrición de nuestras dietas, algunos criterios clave para los sistemas de alimentación espacial son:
1. Seguridad alimentaria: prevención del deterioro de los alimentos, procesamiento de residuos y reciclaje con ecosistemas de circuito cerrado avanzados para el crecimiento de plantas
2. Fiabilidad: capacidad para soportar las duras condiciones del espacio, larga vida útil y necesidad de un espacio mínimo.
3. Densidad nutricional y disfrute (palatabilidad, variedad, facilidad de preparación, etc.)
El espacio presenta desafíos únicos
El cultivo de plantas en el espacio conlleva ciertos desafíos debido a que se trata de un ecosistema cerrado sin gravedad, sin luz solar directa, con espacio limitado y un suministro de agua restringido. La ausencia de gravedad dificulta la cocina y obliga a minimizar el consumo de recursos en la lanzadera (masa, energía, tiempo de la tripulación, agua, eliminación de residuos). Los alimentos preenvasados no siempre son viables debido al deterioro de los nutrientes y a las enormes cantidades necesarias. En el futuro, la exploración del espacio profundo requerirá años de viaje con un suministro limitado de alimentos y agua, sin posibilidad de reabastecimiento.
Tendencias en publicaciones y patentes
Las publicaciones y patentes de la NASA y otras agencias sobre alimentación espacial han sido constantes durante décadas. Utilizando la CAS Content Collection™, analizamos las publicaciones científicas mundiales relacionadas con la alimentación y los sistemas vitales en el espacio entre 2000 y 2022. El panorama de la investigación muestra que los grandes anuncios de nuevos programas espaciales impulsan un aumento de las futuras publicaciones y patentes en todo el mundo. Por ejemplo, la Estación Espacial Internacional ha realizado un esfuerzo masivo desde que se anunció por primera vez en 1993. El aumento de las publicaciones y patentes desde entonces está altamente correlacionado con los más de 2.500 experimentos realizados desde entonces. Del mismo modo, existe una clara tendencia al aumento de la investigación tras el anuncio del Programa de Tripulación Comercial de la NASA en 2011 y un incremento correspondiente tras el Programa Artemis en 2017 (Figura 1).
Nuevas soluciones: comida espacial impresa en 3D
¿Una pizza de otro mundo? Disculpen el juego de palabras, pero los nuevos avances en la impresión 3D de alimentos en la Estación Espacial Internacional podrían tener un impacto masivo en algunos de los mayores desafíos alimentarios que tenemos en la Tierra. Las impresoras 3D producen ahora diferentes diseños y dietas personalizadas añadiendo ingredientes específicos a los alimentos. Actualmente, las tintas para la impresora 3D pueden consistir en carne seca, verduras y polvos lácteos, fortificados con micronutrientes relevantes. Algunas de las tintas comestibles imprimibles más comunes son el puré de patatas, el chocolate, la masa, el queso, la nata, el glaseado de pasteles y las frutas.
Esta tecnología es crucial para prolongar la vida útil de los alimentos espaciales. Permite que el material alimentario sea estéril y se almacene en forma de materia prima. Además, esto minimiza el espacio de almacenamiento a bordo.
Uso de microbios para producir nutrientes
Los investigadores están estudiando diferentes tipos de bacterias para convertir componentes del aire o residuos corporales en nutrientes. Por ejemplo, las bacterias, conocidas como hidrogenótrofas (microorganismos unicelulares que metabolizan el hidrógeno para obtener energía), podrían convertir el dióxido de carbono exhalado por los astronautas en proteínas mediante un proceso de fermentación. Otros investigadores descubrieron que la Yarrowia lipolytica, un pariente de la levadura de panadería, puede utilizarse para producir lípidos e incluso plásticos alimentándolas con orina humana, lo que abre la posibilidad de convertir los residuos naturales en nutrientes esenciales para la salud humana.
Alimentos envasados
Aunque los alimentos deshidratados o congelados son fundamentales, la NASA investiga tecnologías emergentes de conservación para desarrollar nuevos métodos. Por ejemplo, la esterilización térmica asistida por presión y la esterilización por microondas garantizan una mayor calidad inicial y un mejor valor nutricional en los alimentos envasados. Los investigadores también estudian envases más avanzados para prolongar la vida útil de los alimentos hasta 5 años.
Sistemas de circuito cerrado y cultivo espacial
La mejor opción para obtener una fuente constante y adecuada de nutrición reside en el cultivo a bordo de la nave. La existencia de una granja espacial facilitaría la creación de un entorno sostenible, ya que las plantas pueden utilizarse para reciclar aguas residuales, generar oxígeno, purificar el aire e incluso reciclar excrementos en la nave. Actualmente, existe un huerto espacial llamado Veggie. Tiene capacidad para seis plantas y se ha utilizado con éxito para cultivar lechuga, col china, mostaza mizuna, col rizada roja rusa y flores de zinnia. Puede consultar una lista de las plantas cultivadas en el espacio durante las últimas cuatro décadas aquí.
Implicaciones reales de la alimentación espacial
La investigación en este ámbito conduce a una relación mejor y más sostenible entre nuestros alimentos y el planeta. Los invernaderos de circuito cerrado y la agricultura vertical pueden utilizarse en zonas áridas, polares, remotas o densamente pobladas debido a su bajo consumo de agua y suelo. Producir carne a partir de componentes del aire podría reducir la ganadería y requerir mucho menos terreno y agua. Un purificador de aire mejorado, creado para la alimentación espacial, se utiliza actualmente para la conservación de alimentos y en quirófanos.
La impresión 3D de alimentos podría desempeñar un papel clave en la mitigación de la escasez de alimentos en la Tierra. Las impresoras 3D pueden crear comida de forma más rápida y limpia que cualquier chef, permitiendo además personalizar los valores nutricionales y las texturas. Las tintas comestibles también pueden ampliar el uso de fuentes alimentarias no tradicionales.
Todas estas tecnologías pueden reducir el volumen de transporte, el envasado, la distribución y otros costes al acercar la producción al consumidor, disminuyendo así la huella ecológica. Los beneficios de la investigación continua en exploración espacial se extienden al medio ambiente terrestre y a sus habitantes, aportando ideas para mantener y preservar los ecosistemas.
