Estados Unidos estudia producir alimentos de la nada para sus tropas

Financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) de EEUU, el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins quiere crear alimentos de la nada.

El grupo está utilizando electricidad para capturar agua, dióxido de carbono, nitrógeno y minerales traza del aire y luego producir un material rico a base de glucosa (llamado materia prima) sobre el cual cultivar productos alimenticios microbianos.

"Sí, nuestro objetivo es crear alimentos de la nada", dijo en un comunicado Collin Timm, ingeniero químico y biológico de APL. "Sería una capacidad revolucionaria poder producir alimentos bajo demanda en cualquier entorno".

El enfoque de APL, denominado REPLICATE (reducción de provisiones e insumos logísticos a través de la transformación de calorías de la electricidad), se centra en la entrega de un prototipo de trabajo, lo que demuestra un salto adelante en la producción de alimentos bajo demanda.

Materia prima se refiere a una materia prima que se utiliza como combustible o se convierte en otra forma de combustible o producto energético. Por ejemplo, el petróleo crudo es una materia prima que se usa para crear gasolina, el maíz se usa para producir etanol y el aceite de soya se usa para producir biodiesel.

"Nuestro proceso se centra en generar una materia prima rica y central a partir de los componentes del aire para apoyar el crecimiento de los microbios alimentarios", explicó William Stone de APL, biólogo molecular que supervisa este aspecto del proyecto. El equipo capturará el dióxido de carbono del aire y lo reducirá a moléculas orgánicas simples, como formiato y acetato, utilizando reactores químicos secuenciales. Esos productos, a su vez, se convertirán en azúcares.

"Estamos utilizando tecnologías upstream para convertir el aire y la electricidad en bloques de construcción moleculares, como azúcares y nitrógeno fijo, que son necesarios para los microbios", dijo Stone. "Los microbios inocuos para los alimentos aguas abajo luego usan esta materia prima para producir de manera eficiente todos los macronutrientes y vitaminas que se incluirán en los productos alimenticios. Unir los procesos ascendentes y descendentes es un desafío complejo de integración de sistemas que estamos bien preparados para abordar".

Para desarrollar estos procesos complejos aguas arriba, APL está colaborando con expertos del Johns Hopkins Ralph O'Connor Sustainable Energy Institute que se especializan en crear productos útiles a partir del carbono atmosférico.

"Nuestro objetivo es extraer del aire la mayor cantidad posible de los nutrientes que los microbios necesitan para producir alimentos". dijo la piedra. "Incluso capturaremos polvo y otras partículas y extraeremos minerales como el hierro y el magnesio que se necesitan para productos alimenticios nutricionalmente completos".

El equipo también se centra en otra parte importante de la experiencia gastronómica: el sabor. "Estamos tratando de modificar genéticamente la producción de vitaminas y componentes de sabor, como la mantequilla o la vainilla, en organismos generalmente considerados seguros por la FDA para el consumo humano", dijo Julie Gleason, bióloga molecular de APL.

Además del trabajo de ingeniería de sabores dirigido por APL, el colaborador Meridian Biotech está identificando microbios nutritivos y sabrosos y procesándolos en formatos de alimentos. El proceso de texturización de Meridan convierte bacterias y hongos en batidos, barras y cecinas microbianos listos para comer. La Universidad Estatal de Carolina del Norte aporta experiencia en el desarrollo de tecnologías novedosas para la ingeniería de diversos organismos. "El objetivo es crear una barra o batido de reemplazo de comidas nutricionalmente completo y sabroso", agregó Gleason.

Uno de los desafíos más complicados, dijo Timm, es integrar estas operaciones químicas y biológicas en un solo proceso. Plantea desafíos de diseño y control, como equilibrar las proporciones de captura de carbono y nitrógeno, optimizar la producción de la materia prima de REPLICATE y asignar energía de manera eficiente para producir y procesar el producto final.

DARPA también ha desafiado a los equipos a crear un sistema de fabricación y alojamiento que pueda caber en la parte trasera de un camión, que las tropas desplegadas podrían usar para hacer alimentos nutritivos y apetitosos a pedido en lugares remotos, eliminando la necesidad de costosas y vulnerables cadenas de suministro de alimentos.