Científicos investigan cómo producir alimentos en Marte con un innovador método de cultivo

La viabilidad de las futuras misiones tripuladas a Marte se enfrenta a un obstáculo logístico: la imposibilidad de transportar toneladas de fertilizantes y alimentos desde la Tierra. Ante este escenario, la autosuficiencia agrícola en el suelo marciano dejó de ser una fantasía de ciencia ficción para convertirse en un campo de pruebas crítico. El desafío no solo consiste en llegar al planeta rojo, sino en desarrollar sistemas biotecnológicos capaces de transformar el suelo en un recurso útil para el sustento.

En esta línea, investigadores de la Universidad de Bremen y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) diseñaron un método que utiliza cianobacterias, que son microorganismos capaces de captar dióxido de carbono y transformar nutrientes presentes en el polvo marciano simulado, para producir fertilizantes y generar biomasa comestible.

El estudio, publicado recientemente en la revista Chemical Engineering Journal, detalla cómo un proceso permite generar metano como fuente de energía y obtener nutrientes aptos para sistemas de cultivo sin suelo, conocidos como cultivos hidropónicos, donde las plantas crecen en soluciones de agua y minerales. Este avance representa un paso concreto hacia la creación de hábitats cerrados que minimicen la dependencia de los insumos terrestres.

Un enfoque biotecnológico para transformar recursos marcianos

El equipo de investigación identificó que la producción local de fertilizantes representa uno de los puntos clave para poder cultivar alimentos en Marte. El artículo explica que las cianobacterias, que son microorganismos capaces de formar materia orgánica a partir de elementos simples, pueden crecer utilizando únicamente recursos presentes en Marte, como regolito simulado (un material diseñado en laboratorio para imitar la capa superficial rocosa y polvorienta que cubre Marte), agua, luz solar y los gases de la atmósfera marciana, como nitrógeno y dióxido de carbono.

Las cianobacterias seleccionadas pueden tomar el dióxido de carbono y el nitrógeno del ambiente y extraer minerales del regolito, lo que permite generar un sistema de cultivo que no requiere importar nutrientes desde la Tierra. Esta estrategia ofrece una ventaja frente a los cultivos convencionales, que dependen de fertilizantes y minerales difíciles de encontrar fuera del planeta.

El método propuesto se basa en la digestión anaeróbica, un proceso en el que la biomasa de cianobacterias se descompone en ausencia de oxígeno. Gracias a este proceso, se obtiene un fertilizante rico en amonio y fosfato, ambos esenciales para el crecimiento de las plantas, y además se genera metano que puede aprovecharse como fuente de energía.

Según el artículo, “la digestión anaeróbica descompone la biomasa y recupera parte de su energía química en forma de metano, un combustible valioso para un asentamiento marciano”. El sistema se describe como robusto y de manejo sencillo, lo que resulta especialmente útil en un entorno donde el tiempo y los recursos humanos son limitados.

Entre los hallazgos principales, el equipo comprobó que existe una relación directa entre la cantidad de biomasa utilizada y la cantidad de amonio obtenida. Se identificó “una correlación lineal entre la concentración de biomasa inicial y la concentración final de amonio”, lo que permite adaptar la producción de fertilizante según las necesidades de los cultivos.

Por otra parte, los experimentos demostraron que al emplear MGS-1, un material que reproduce la composición del regolito marciano (la capa de rocas y polvo que cubre la superficie de Marte), como fuente de minerales, se optimiza la obtención de nutrientes esenciales para las plantas. Esto hace posible que todo el procedimiento se lleve a cabo usando únicamente materiales presentes en Marte, sin depender de recursos traídos desde la Tierra.

Parámetros experimentales y dinámica microbiana

Para lograr que el sistema fuera más eficiente, los autores analizaron varias variables del proceso. Evaluaron diferentes formas de tratar previamente el material generado por las cianobacterias, probaron distintas temperaturas y ajustaron la cantidad inicial de materia orgánica utilizada.

El artículo señala que, al calentar el material de cianobacterias mediante un proceso llamado autoclavado y mantener la temperatura de operación en 35 °C, se logró eliminar la mayor cantidad de carbono orgánico. Esto permitió obtener más amonio y mayor cantidad de metano. Además, se compararon resultados entre muestras tratadas y no tratadas y se estudió cómo la temperatura afecta la actividad de los microorganismos involucrados.

El análisis también mostró que los tipos de microorganismos responsables de descomponer el material (es decir, las bacterias y arqueas presentes en el sistema) cambia según cómo se ajusten las condiciones del experimento. Los autores identificaron que algunas familias de bacterias, como Rikenellaceae y Williamwhitmaniaceae, se vuelven más abundantes en ciertos escenarios. Entre las arqueas, el grupo Methanosarcinaceae destacó por su capacidad para sobrevivir y funcionar bien incluso cuando el entorno cambia.

El estudio advierte que agregar grandes cantidades de regolito (la capa rocosa y polvorienta de Marte) directamente al proceso puede hacerlo más lento. Esto se debe a que favorece el crecimiento de bacterias que producen sustancias tóxicas, como el sulfuro de hidrógeno.

Para solucionar este problema, los investigadores ensayaron disolver primero el regolito en agua para obtener un líquido rico en minerales, lo que permitió recuperar más eficientemente el fosfato y, al complementar el medio con pequeñas cantidades de elementos esenciales, permitió que el sistema mejorara su función.

Cultivo hidropónico y perspectivas para la exploración espacial

El producto final del proceso de digestión anaeróbica se utilizó para cultivar Lemna sp., una especie de lenteja de agua considerada un cultivo potencial para misiones espaciales por su rápido crecimiento y alto contenido proteico. El artículo reporta que “se logró un rendimiento de 27 gramos de biomasa fresca de Lemna sp. por cada gramo de biomasa seca de cianobacteria”, lo que representa una eficiencia notable en la conversión de recursos locales en alimento.

El sistema estudiado no solo permite generar alimento, sino también producir metano como subproducto energético, lo que aporta a la autosuficiencia de un hábitat marciano. Entre las consideraciones técnicas, los científicos advierten que “la acidificación del medio tras la metabolización del amonio puede interrumpir el crecimiento vegetal”, lo que obliga a ajustar el pH o modificar la fuente de nitrógeno.

El estudio concluye que la digestión anaeróbica de cianobacterias utilizando regolito marciano representa una alternativa viable para la producción de fertilizantes y alimentos en Marte. Los resultados abren el camino para el diseño de sistemas agrícolas autónomos que utilicen recursos locales y minimicen la dependencia de insumos terrestres. La investigación sienta las bases para futuras pruebas a mayor escala y destaca el potencial de la biotecnología en la exploración espacial.