Los satélites de observación de la Tierra llevan más de 50 años proporcionando información precisa sobre el planeta durante largos períodos de tiempo y a escala global. El monitoreo ambiental aporta datos e imágenes que permiten anticipar las consecuencias del calentamiento global y trabajar para proteger y preservar la Tierra.
No ocurre muy a menudo, pero hay ciertos momentos en la vida en los que la respuesta más sencilla es, precisamente, la más útil. Un buen ejemplo lo encontramos en la naturaleza: se cuentan por decenas las especies, formas o procesos naturales en los que el ser humano, desesperado por un complejo problema, se ha fijado para dar, de una vez por todas, con la clave de ese invento que le hará la vida más fácil. La sencillez es la base de la biomímesis, porque no hay nada más simple y eficiente que la propia naturaleza.
Frente a la crisis climática, uno de los retos más laberínticos de la actualidad, también surgen este tipo de serendipias: a comienzos de este año, una investigación del Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en Sevilla demostró que las microalgas son tan eficientes a la hora de capturar dióxido de carbono que podrían contribuir a la reducción de hasta un 30% de las emisiones contaminantes.
Estos organismos podrían reducir hasta en un 30% las emisiones de dióxido de carbono
El hallazgo, como han descrito los responsables, «podría tener implicaciones tanto ecológicas como biotecnológicas en la mitigación del cambio climático». Y es que las propiedades de estos microorganismos acuáticos, que realizan la fotosíntesis como cualquier otro (consumen dióxido de carbono y devuelven oxígeno a la atmósfera), suponen una gran oportunidad para limpiar el aire, depurar aguas residuales e incluso fabricar alternativas a los combustibles fósiles, ya que pueden producir hasta 60 veces más biocombustible que otras plantas terrestres.
En realidad, el uso de las microalgas tiene siglos de historia: por ejemplo, la spirulina era utilizada por los aztecas como un alimento altamente energético y la phylloderma sacrum se ha considerado desde siempre un auténtico manjar en Japón gracias a sus propiedades proteicas. De hecho, a pesar de lo novedoso de esta investigación realizada por el CSIC, no es la primera vez –ni será la última– que estos seres vivos protagonizan historias de éxito en múltiples ámbitos ambientales.
Durante las últimas décadas, el estudio de estos organismos ha despertado gran interés ante el reto de la alimentación sostenible. Las microalgas son capaces de producir aminoácidos y antioxidantes, por lo que algunos científicos están investigando cómo aprovechar esta capacidad para conseguir que produzcan otros compuestos de interés para el ser humano. Se ha demostrado, por ejemplo, que si se le añaden ciertas especies de microalgas a un pan sin gluten, se incrementa exponencialmente su contenido en proteínas, hierro, calcio y ácidos grasos.
En un planeta donde, en 2050, sus habitantes exigirán un 60% más de alimentos, estos microorganismos se presentan también como una gran alternativa frente al consumo de carne. Sus proteínas permiten preparar productos cárnicos más saludables e incluso análogos que la imiten, pero no la incluyan, convirtiéndose en un alimento de idénticas propiedades, pero mucho más sostenible y, sobre todo, accesible.
En la Agenda 2030, el hidrógeno verde se presenta como una buena alternativa a los combustibles fósiles. Pero solo es sostenible si se produce con recursos renovables. Así, un equipo de investigación de la Universidad de Monash (India) ha descubierto que el proceso de obtención de hidrógeno a través de las microalgas es un 36% menos contaminante, por lo que, si se cultiva la suficiente cantidad, pueden ser las perfectas aliadas para fabricar este elemento clave en la transición energética.
Aunque en un primer momento pueda parecer impensable, las microalgas pueden jugar igualmente un gran papel en la regeneración de edificios y las ciudades del futuro. En España, la Universidad de Alcalá, diseñó un edificio recubierto de microalgas con el fin de demostrar cómo pueden contribuir a reciclar el aire de la ciudad y hacer de las calles un lugar más agradable. La inspiración viene, en parte, de Alemania, que en 2013 se convirtió en el primer país con un edificio realmente verde donde las microalgas de su fachada eran recolectadas con un sistema que, haciendo uso del calor solar acumulado, utilizaba su energía para generar agua caliente.
Como demuestra la comunidad científica, el futuro puede ser prometedor: además de todos los beneficios mencionados, la mayor ventaja de estos seres vivos es que son capaces de crecer de forma muy rápida, por lo que, en un entorno óptimo y con la suficiente financiación, pueden multiplicarse exponencialmente hasta dejar de ser un mero objeto de estudio para convertirse en un denominador común de la transformación sostenible. Soluciones diminutas para grandes problemas.
En octubre de 2019, el gigante tecnológico Google publicó en la revista Nature un informe que recogía un hito histórico: un superordenador había logrado realizar en solo 3 minutos y 20 segundos una operación de cálculo con números aleatorios que el mejor ordenador convencional de la actualidad hubiese tardado miles de años en realizar. Suena a ciencia ficción, pero en realidad se trata de computación cuántica, una rama de la ingeniería informática que permite procesar y resolver problemas complejos miles de millones de veces más rápido que cualquier dispositivo al que estamos acostumbrados. Con este logro, cuestionado, eso sí, por sus competidores, Google daba el pistoletazo de salida a una carrera mundial por crear el ordenador más inteligente del mundo. En ella ya están inscritos otros grandes laboratorios tecnológicos como IBM, que han hecho grandes inversiones para alcanzar la supremacía cuántica. Sin embargo, ante la irrupción de una nueva era tecnológica, cabe preguntarse: ¿qué pueden hacer estos superordenadores por nosotros?
En la actualidad, algunas grandes empresas utilizan esta revolucionaria tecnología para mejorar la velocidad de sus operaciones en sectores como el de la banca, las finanzas, la química o la automoción. También la computación cuántica promete tener unas aplicaciones mucho más amplias y conectadas con el gran desafío al que se enfrenta actualmente la humanidad: el cambio climático. Según expone Fidel Díez, director de I+D del Centro Tecnológico de la Información y la Comunicación (CTIC), la computación cuántica tiene un enorme potencial para utilizarse en la resolución de grandes desafíos como el desarrollo científico en el campo de la salud y la lucha contra el cambio climático. Podría, por ejemplo, “aplicarse en la búsqueda de materiales más ligeros, fuertes y aislantes que reducen las emisiones de edificios y medios de transporte o como ayuda para la reducción del consumo energético en la producción de fertilizantes, haciendo más eficientes los sistemas de producción”.
Esta revolucionaria tecnología se podría emplear para buscar nuevos materiales más ligeros, fuertes y sostenibles
Precisamente, esta es la línea en la que trabajan instituciones como el Centro de Excelencia en Programación de Desempeño (CEPP) de la empresa de transformación digital Atos, que en 2020, bajo su Programa de Investigación y Desarrollo Cuántico, comenzó a desarrollar nuevos materiales para la captura y el almacenamiento de energía. El objetivo principal, destacan desde el centro, es el de “explorar nuevas y más efectivas vías hacia un futuro descarbonizado y eficiente en el uso de energía utilizando tecnologías cuánticas”.
Otra de las aplicaciones que se pueden atribuir a la computación cuántica es la de reducir el tiempo de aquellos procesos químicos que consumen una gran cantidad de energía y que suelen emplearse para producir fertilizantes. El ejemplo más claro es el del amoníaco, una sustancia cuya producción se calcula que es responsable de entre un 1% y un 2% del gasto energético global. Esto se debe a que es el resultado de una combinación de hidrógeno y nitrógeno que requiere primero disociar las moléculas de nitrógeno, algo que solo es posible en condiciones extremas de presión y temperatura. Eso no quiere decir que no existan maneras alternativas más sostenibles de producir amoníaco. De hecho, se ha descubierto que una enzima denominada nitrogenase permite llevar a cabo este proceso sin requerir altas temperaturas. El problema es que todavía se desconoce con exactitud la naturaleza molecular de este catalizador que, por el contrario, podría estudiarse y simularse a través de la computación cuántica.
La computación cuántica ayudará a descubrir nuevos catalizadores para capturar carbono
Este no es el único catalizador molecular que los avances en la computación cuántica podrían ayudar a investigar. Según expuso Jeremy O'Brien, director ejecutivo de PsiQuantum en el Foro Económico Mundial de 2019, “estas simulaciones podrían ayudar a descubrir nuevos catalizadores más eficientes y baratos que permitiesen capturar carbono directamente de nuestra atmósfera”. Y añade: “incluso podríamos encontrar un catalizador barato que permita el reciclaje eficiente de dióxido de carbono y produzca subproductos útiles como hidrógeno (un combustible) o monóxido de carbono (un material de origen común en la industria química)”.
A día de hoy, todavía queda para que los superordenadores aumenten su potencia y alcancen velocidades desorbitadas de cálculos complejos. Sin embargo, la revolución tecnológica en la que nos encontramos camina hacia la computación cuántica. Y si ha demostrado parece tener aplicaciones que permitirán combatir uno de los mayores desafíos a los que se enfrenta la humanidad, el cambio climático, ¿por qué no apostar por ella? Como concluía O’Brien, “hay muchas otras cosas que podemos y debemos hacer para abordar el cambio climático, pero el desarrollo de computadoras cuánticas a gran escala es una cobertura que no podemos permitirnos el lujo de prescindir”.
Hasta hace apenas unos años, parecía imposible que con un puñado de soja, guisantes y un poco de aceite se pudiese crear -ciencia mediante- un alimento con casi idéntico sabor, color e incluso textura que los de la más jugosa hamburguesa de ternera. Sin embargo, ahora son muchos los supermercados que ofrecen productos similares a la carne y al pollo pero que están elaborados exclusivamente con proteínas vegetales. Esto ha sido posible gracias a la investigación de varios laboratorios de todo el mundo que han buscado la manera de producir alternativas a la carne que sean más sanas y sostenibles con el planeta. Pero los esfuerzos por transformar la industria de la alimentación no acaban con la carne vegetal sino que son muchas las empresas que también se han lanzado a producir sustitutos del pescado.
Según la FAO, cerca del 33% de las especies comerciales de peces están sobreexplotadas
Recientemente, a los derivados de la soja modificada se les ha unido la carne cultivada; es decir, aquella que se obtiene a partir de técnicas de cultivo de células procedentes de animales vivos como las vacas, los cerdos o las gallinas sin necesidad de criar y sacrificar a los animales. Así, esta tecnología busca resolver algunos desafíos globales, como el hecho de que, de seguir con el tipo de dieta actual, que solo en España nos lleva consumir cerca de 50 kg de carne por persona al año, y ante el esperado aumento de la población mundial hasta casi los 10.000 millones en 2050, no habrá capacidad para producir suficiente alimento para todos. Para entonces, el planeta tampoco podrá aguantar nuestro modelo de consumo.
Se calcula que la ganadería usa cerca del 80% de la superficie agrícola del mundo y consume el 40% de la producción mundial de cereales. Además, el sector ganadero es responsable de cerca del 18% de las emisiones de gases de efecto invernadero que se producen al año. Por no hablar de la huella hídrica de la carne: según el National Water Footprint Accounts de la UNESCO, se necesitan cerca de 3.100 litros de agua para producir una hamburguesa de 200 gramos. Si dirigimos la vista hacia los océanos las cifras no son más halagüeñas. Actualmente, la FAO calcula que el 33% de las especies de peces comerciales están actualmente sobreexplotadas y todo apunta a que, de seguir con los ritmos actuales, muchas especies de peces podrían desaparecer en los próximos años. Si a esto le sumamos la contaminación, el cambio climático y la invasión de plásticos, los océanos están sometidos a un enorme estrés. También los animales que en él viven.
La empresa Finless Food desarrolla atún rojo a partir de las células madre de este pescado
Precisamente con la idea de proteger las poblaciones de peces y garantizar la seguridad alimentaria se fundó en 2017 en San Francisco la empresa Finless Food, orientada a desarrollar atún rojo a partir de las células madre de este pescado. No es la única, en 2016, Justin Kolbeck fundó la empresa Vildtype Food para, según explicó en El País, “reinventar los productos del mar en el laboratorio” y encontrar una fuente de pescado que esté libre de mercurio, antibióticos o microplásticos.
La apuesta por esta tecnología se antoja imparable. Pero antes de que podamos encontrar filetes de pescado sintéticos en nuestros supermercados se deben sortear algunos obstáculos. El principal es el de la reducción de los costes de producción para garantizar que cualquier consumidor pueda acceder a una carne o un pescado sostenible y limpio de elementos contaminantes que venga, eso sí, de una probeta. Y eso que algunos laboratorios, como Finless Food, van ya en camino: en 2018 anunciaron la reducción de los costes en un 50%.
La biomímesis puede ser una gran aliada de cara a la eficiencia material y energética, desarrollando procesos de consumo de energía más moderados y renovables que se fijen en la naturaleza.