Electro-ag: la carrera para fabricar alimentos directamente a partir de electricidad renovable

El artículo, firmado por el columnista de New Scientist Michael Le Page con motivo del 70º aniversario de la revista, plantea una apuesta personal: el avance que más le ilusiona para las próximas décadas no es un gadget, sino los llamados "alimentos solares" (solar foods), es decir, comida fabricada convirtiendo electricidad renovable directamente en materia orgánica comestible, sin pasar por el cultivo tradicional bajo el sol.

El punto de partida es un diagnóstico duro sobre la agricultura actual: según el autor, es la actividad humana más destructiva que existe, motor principal tanto del calentamiento global como de la pérdida de biodiversidad, y esto incluye a la agricultura orgánica, ya que sus menores rendimientos por hectárea obligan a talar más bosque en algún lugar del planeta para compensar. A esto se suma una población mundial creciente y una dieta cada vez más rica en carne a medida que aumenta la riqueza, lo que dispara la demanda de alimento justo cuando el cambio climático empieza a lastrar las cosechas: los rendimientos de cultivos básicos como el trigo siguen subiendo gracias a la tecnología, pero habrían crecido más de no ser por las pérdidas asociadas al calentamiento, y este año ya se ha visto una caída de rendimientos en Europa. El temor expresado en el artículo es un círculo vicioso: el calentamiento impulsado en parte por la propia agricultura golpea la producción de alimentos, lo que lleva a roturar más tierra y generar más emisiones agrícolas, generando aún más calentamiento.

Frente a esto, el autor descarta de entrada la granja vertical bajo luz artificial como solución, algo que según dice ya denunció en 2015 y que confirma la sucesión de quiebras de empresas del sector. El problema de fondo es que las plantas son muy ineficientes convirtiendo luz en alimento: normalmente menos del 1% de la energía solar que llega a un cultivo termina en la comida que comemos. Cuando el sol es gratis eso no importa, pero si hay que pagar electricidad para las luces de cultivo, el despilfarro se vuelve inasumible. Además hay un problema de uso del suelo: aunque se puedan apilar capas de plantas, cada hectárea de cultivo bajo luz artificial requiere del orden de 13 hectáreas de paneles solares para generar la electricidad necesaria, por lo que el uso total de tierra por unidad de alimento aumenta en vez de reducirse (y la energía nuclear, alternativa en teoría, no es ni barata ni abundante).

De ahí el interés por otra vía: convertir aire, agua y electricidad directamente en alimento, aprovechando que los paneles solares son mucho más eficientes que las plantas (más del 20% de conversión de energía, frente a menos del 1% de la fotosíntesis, y algunos paneles experimentales superan el 40%). La idea general consiste en transformar electricidad en un compuesto químico del que puedan alimentarse microbios, por ejemplo electrolizando agua para producir hidrógeno.

Esto es justo lo que hace la empresa finlandesa Solar Foods: cultiva en biorreactores una bacteria que usa hidrógeno como fuente de energía, junto con CO2 (capturado del aire) como fuente de carbono y amoniaco (fabricado a partir del propio hidrógeno) como fuente de nitrógeno, de modo que el proceso resulta casi neutro en carbono si la electricidad es solar o eólica. Las bacterias se secan hasta obtener un polvo amarillo llamado Solein, con hasta un 80% de proteína, que ya se vende en Estados Unidos y Singapur en barritas, bebidas o como sustituto del huevo en repostería y pasta, y para el que la compañía espera pronto la aprobación en la Unión Europea. Según su cofundador, Pasi Vainikka, la planta de demostración está funcionando mejor de lo previsto, casi cinco veces más productiva de lo estimado en un inicio, lo que ha llevado a la empresa a planear una segunda fábrica con capacidad de 6.400 toneladas anuales, con el objetivo de bajar el coste de producción a pocos dólares por kilo y venderlo a más del doble, favorecida por la reciente subida de precios de las proteínas. El artículo menciona otras start-ups que persiguen la misma idea de proteína a partir de microbios alimentados con gases, como Jooules, Air Protein y Aerbio.

Esta llamada "fermentación gaseosa" no es solo teoría: ya se ha hecho a gran escala. Entre 1999 y 2005 la empresa noruega Norferm produjo 110.000 toneladas de proteína microbiana a partir de metano para alimentar peces de piscifactoría, y aunque cesó la producción por falta de rentabilidad en aquel momento, la subida actual de los precios de la proteína ha reactivado el interés: la estadounidense Calysta ha construido en China una planta de 20.000 toneladas anuales, y la danesa Unibio está levantando en Arabia Saudí una fábrica de 50.000 toneladas al año. El matiz importante es que estas plantas usan metano de origen fósil, lo que reduce el uso de tierra frente a cultivar, por ejemplo, soja, pero libera carbono fósil a la atmósfera; fabricar hidrógeno, metano o amoniaco a partir de renovables sigue siendo más caro, así que de momento hay poco incentivo para "ecologizar" un producto de bajo valor como el pienso animal, aunque Calysta afirma estar estudiando el uso de biogás.

Algunos investigadores creen que hay una vía mejor que el hidrógeno. Según Remko Boom, de la Universidad de Copenhague, el hidrógeno apenas se disuelve en agua, lo que dificulta que los microorganismos lo aprovechen, y el metano es solo algo más soluble. La alternativa es convertir el CO2 en compuestos de carbono simples y muy solubles, como el acetato: cuesta más energía producirlo que fabricar hidrógeno, pero la idea es que se compensa con un crecimiento microbiano más rápido. Boom forma parte del Acetate Consortium, un proyecto que ya ha demostrado que ciertos microbios pueden cultivarse sobre acetato y que, según él, podría escalarse de forma significativa, desligando la producción de proteína del uso de la tierra. El reto, señala, está en convertir lo que sale de los biorreactores en alimentos apetecibles, para lo cual ve dos caminos: usar los propios microbios como ingrediente con un procesado mínimo (como hace Solar Foods), centrándose en microorganismos ya aprobados para uso alimentario, como la levadura, para evitar el lento trámite de aprobación de "alimentos nuevos" —Solar Foods lleva cinco años esperando el visto bueno en la UE—; o modificar genéticamente los microbios para que produzcan proteínas concretas, como las caseínas del queso, una vía más cara por el coste de purificación y reservada por tanto a productos de alto valor. Boom apunta también que técnicamente podrían fabricarse carbohidratos por esta vía, aunque no se espera escasez de estos, a diferencia de la proteína.

La segunda gran línea que explora el artículo es la llamada electro-agricultura (electro-ag): en lugar de alimentar microbios, se trataría de cultivar directamente plantas —fresas, aguacates, olivas, cualquier fruta o verdura— usando electricidad en vez de luz solar, en la práctica cultivándolas a oscuras. En 2022, un equipo con participación de Robert Jinkerson, de la Universidad de California en Riverside, fabricó acetato a partir de CO2 mediante electrólisis y lo usó para cultivar levadura, setas y algas; según sus cálculos, convertir luz solar en acetato y luego en levadura resultaba casi 18 veces más eficiente que la agricultura convencional, y en el caso de las algas, casi cuatro veces más eficiente. El equipo imagina edificios cubiertos de paneles solares que generarían electricidad para fabricar acetato in situ y suministrarlo por las raíces a plantas cultivadas a oscuras en las plantas inferiores del edificio. En un artículo de seguimiento de 2024, los mismos investigadores estimaron que con mejoras tecnológicas la eficiencia de esta producción vegetal podría multiplicarse por diez, lo que permitiría obtener unas diez veces más alimento por unidad de superficie, liberando enormes extensiones de tierra para renaturalización (rewilding). Cultivar así también amortiguaría los shocks alimentarios provocados por fenómenos meteorológicos extremos, permitiría producir alimentos en cualquier lugar y, al tratarse de sistemas cerrados, evitaría en gran medida las plagas y enfermedades que hoy reducen drásticamente las cosechas mundiales.

El propio artículo reconoce que esto no es sencillo: las plantas no pueden simplemente "comer" acetato, ya que aprovecharlo requiere una ruta química que solo está activa en las plántulas jóvenes. El equipo de Jinkerson está modificando genéticamente plantas para conseguirlo, y ha creado para ello una spin-off llamada Nolux. El texto recuerda que no hay ninguna razón fundamental para pensar que esto sea imposible, ya que algunas plantas parásitas crecen hoy en día enteramente a oscuras, alimentándose de nutrientes robados a otras plantas; de hecho, se plantea que en el futuro también se podría modificar genéticamente los cultivos para eliminar estructuras superfluas como tallos y hojas que no se comen, tomando como referencia plantas parásitas extremas como la Rafflesia de flor gigante, que carece de raíces y hojas.

Otra vía distinta, ya en marcha según el autor, es cultivar células vegetales en biorreactores en lugar de plantas o microbios enteros: menciona que el año anterior él mismo probó chocolate fabricado así y que el resultado le pareció bastante bueno. Hoy estas células se cultivan todavía en medios que contienen azúcares procedentes de cultivos convencionales, por lo que conservan una huella ambiental relevante, pero si ese medio de cultivo pudiera derivarse enteramente de energía renovable (por ejemplo vía acetato), el impacto cambiaría, y en su opinión podría fabricarse así una amplia variedad de alimentos, desde harina hasta guacamole.

Una tercera opción, aún más radical, prescinde por completo de células vivas: la start-up estadounidense Savor convierte gas de síntesis (syngas) —una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono hoy derivada de combustibles fósiles— en grasas comestibles para crear un producto similar a la mantequilla; según el artículo, ese hidrógeno y ese monóxido de carbono podrían en el futuro producirse igualmente con electricidad renovable.

El texto concluye con un tono moderado: Boom subraya que probablemente no habrá una única vía dominante, sino una combinación de todas ellas, y el propio autor advierte de que nadie espera que estos alimentos fabricados a partir de aire y electricidad sustituyan pronto a los cultivos y la ganadería convencionales, entre otras cosas porque exigirían más electricidad renovable de la que se genera hoy en el mundo. Aun así, considera que si en las próximas décadas se consigue producir así una proporción decente de los alimentos, la diferencia sería enorme para limitar el calentamiento global, proteger la vida silvestre y ayudar a alimentar al mundo. Por ello reclama que los gobiernos hagan mucho más para impulsar estos "alimentos solares", desde financiar investigación hasta aligerar trabas regulatorias y ayudar a que sean competitivos en precio, y anima a los propios consumidores a apoyar el proceso comprando este tipo de productos cuando estén disponibles. El artículo cierra, en tono desenfadado, imaginando que cuando se celebre el 140º aniversario de la revista, todo lo que se coma y beba en la fiesta podría proceder literalmente "del aire".