En la carrera por optimizar los cultivos de interior, gran parte de la innovación del sector se ha centrado en mejorar la iluminación artificial con LED más eficientes, sensores más inteligentes y espectros más afinados. ¿Y si el verdadero avance no fuera una luz más brillante, sino la ausencia total de luz?
Esa es la propuesta radical de Fruit of Knowledge, un proyecto de investigación de la Universidad de Wageningen y la Universidad de Utrecht que pretende cultivar tomates sin fotosíntesis. En lugar de utilizar plantas para convertir la luz solar en azúcares, el doctorando Lucas van der Zee cultiva tomates directamente de las flores, alimentándolos con azúcares externos en un entorno controlado. ¿El resultado? Producción de fruta sin raíces, tierra ni fase vegetativa, y sin convertir la electricidad en luz para simular el sol.
Un tomate cultivado totalmente in vitro sin fotosíntesis, utilizando azúcar externo y sin luz. Foto cortesía de Niels Peeters.
Más allá de la lógica de diseño de la planta
La fotosíntesis se ha considerado durante mucho tiempo el punto de partida de todos los sistemas agrícolas, incluidos los de interior. Pero la investigación de van der Zee cuestiona que esa dependencia siga teniendo sentido, sobre todo en entornos controlados donde la iluminación puede suponer más de la mitad del consumo total de energía. "Básicamente dependemos de la fotosíntesis para toda la producción primaria de biomasa en la Tierra", afirma. "¿Y si ya no podemos depender de ella porque el cambio climático hace imposible la agricultura por la sequía, las inundaciones y las tormentas?".
"Desde el punto de vista energético, cultivar con luz artificial no suele tener sentido", añade van der Zee. "Estás convirtiendo la luz solar en electricidad, que luego tienes que volver a convertir en luz, que la planta utiliza para fabricar azúcares. Hay muchas pérdidas en este camino".
Esa ineficacia energética es especialmente pronunciada en los cultivos frutales como el tomate, que exigen ciclos de crecimiento largos, soporte estructural e insumos sustanciales. El planteamiento de Van der Zee pretende eliminar todo el proceso fotosintético y suministrar azúcares directamente a la parte de la planta que realmente utilizamos. "Si podemos suministrar azúcares directamente a la fruta en crecimiento, esto podría abrir la agricultura vertical a toda una nueva gama de cultivos", explica. "Por supuesto, solo funciona si puedes abastecerte de esos azúcares de forma sostenible".
Repensar la planta
El proyecto no solo pretende optimizar la energía, sino replantearse para qué sirve una planta. En el laboratorio situado bajo el edificio Radix de Wageningen, van der Zee y su colaborador Niels Peeters han encontrado la forma de inducir flores a partir de células meristemáticas (las células madre de la planta) sin que primero crezca la estructura vegetativa completa. "Evitamos por completo la formación de raíces y la fase vegetativa", explica van der Zee. "El meristemo genera una flor o un racimo de flores en lugar de una plántula. A partir de ahí, la alimentamos directamente con nutrientes y azúcares".
Una vez polinizadas o estimuladas químicamente, estas flores empiezan a hincharse y se convierten en frutos. Colocado en un medio con azúcar y nutrientes en condiciones estériles, el fruto crece de forma independiente, sin fotosíntesis, sin luz. El proceso imita la forma en que las semillas de una fruta impulsan el desarrollo desde dentro, permitiendo un crecimiento relativamente autónomo. "La fruta se comporta de forma completamente independiente una vez que comienza el desarrollo. Es como engañar a la naturaleza para que se salte sus pasos habituales".
Lucas van der Zee
La ecuación de la energía
Van der Zee utiliza actualmente azúcar de mesa estándar derivado de la remolacha azucarera, pero las iteraciones futuras podrían basarse en fuentes circulares o electroderivadas. Señala las investigaciones del laboratorio Jinkerson que demuestran que la conversión electroquímica de CO₂ en acetato, una fuente de carbono que algunas plantas pueden utilizar, ya es más eficiente energéticamente que la fotosíntesis. "Si se producen azúcares directamente a partir de la electricidad, el sistema es varias veces más eficiente que la fotosíntesis con LED", afirma van der Zee. "Y evitas la necesidad de diseñar sistemas vegetales enteros solo para cosechar la parte que quieres".
En entornos controlados, donde la iluminación representa hasta el 60% de los costes energéticos, ese cambio podría ser transformador. Un modelo sin luz no solo reduce la demanda energética, sino que simplifica la infraestructura, sobre todo en climas donde los costes energéticos o de refrigeración son prohibitivos. "Aparte del azúcar, los principales insumos son los nutrientes y algunos sistemas mecánicos básicos como bombas, ventiladores y quizá calefacción de bajo grado. Nada cercano a lo que requiere el crecimiento pleno de una planta".
Un sistema aún en marcha
El proyecto está aún en sus primeras fases. Los frutos cultivados hasta ahora son pequeños, aproximadamente del tamaño de un arándano, pero saben a tomate. Van der Zee está estudiando formas de aumentar el tamaño de los frutos, incluida la recolección con un trozo del tallo principal unido para mejorar la absorción de nutrientes. "Ya hemos demostrado que si dejamos parte del tallo, los frutos pueden crecer tanto o más que en la planta. Sin él, se quedan pequeños. Aún estamos comprobando por qué".
Aun sin respuestas todavía, las implicaciones son claras: si se puede cultivar fruta sin luz, tierra o una planta completa, el perfil energético de la agricultura vertical podría cambiar por completo. Y con la alteración del clima amenazando la agricultura al aire libre, la necesidad de sistemas ultrarresistentes y con pocos recursos nunca ha sido mayor.
Uno de varios tomates cultivados sin fotosíntesis en un medio alimentado con azúcar. Actualmente, los frutos siguen siendo pequeños, pero los investigadores están explorando formas de potenciar el crecimiento y la calidad.
Más allá del invernadero
El equipo de Fruit of Knowledge no plantea su trabajo como un sustituto de la agricultura tradicional, sino como un complemento, especialmente en contextos en los que el cultivo de fruta es difícil, estacional o caro. "Al igual que la agricultura vertical, este sistema es independiente del clima y puede funcionar todo el año. Podría tener más sentido para cultivos que hoy son difíciles de cultivar en granjas de interior, o frutas que son frágiles y tienen una vida útil corta."
Y aunque la idea de cultivar tomates en un tarro de agua azucarada pueda sonar futurista, van der Zee se apresura a fundamentarla en la practicidad. En cierto modo, el salto no tiene tanto de ciencia ficción como de reconocimiento de las carencias de nuestros sistemas actuales. "No intentamos recrear la naturaleza", afirma. "Nos preguntamos: ¿qué es lo mínimo que necesitamos para cultivar alimentos de calidad? ¿Qué pasa si diseñamos para eso?".
Para más información:
Universidad e Investigación de Wageningen
Lucas van der Zee
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Universidad de Utrecht
Niels Peeters
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