DARPA pretende desarrollar alimentos sabrosos a partir de aire, agua y electricidad

El programa Cornucopia de DARPA pretende crear una variedad de alimentos microbianos nuevos y saludables a partir de tres ingredientes -aire, agua y electricidad- con una aportación mínima o nula de suplementos.

Si tiene éxito, algún día las tropas podrían desplegarse con un sistema transportable que elabore alimentos nutritivos y apetitosos a demanda en lugares remotos, obviando las costosas y frágiles cadenas de suministro de alimentos.
En la actualidad hay tres equipos contratados para demostrar la producción de biomasa microbiana compuesta por los cuatro macronutrientes de la dieta humana -proteínas, carbohidratos, grasas y fibra dietética- en proporciones que se ajusten a los requisitos diarios de la Ingesta Military Dietary Reference (MDRI) para una nutrición completa. Los resultados se obtendrán en múltiples formatos alimentarios, como batidos, barritas, geles y cecinas, que cumplan las normas nutricionales militares y los requisitos de palatabilidad en un sistema de producción que minimice los insumos, la manipulación y la huella.

«El microbioma de nuestro cuerpo está formado por decenas de billones de microorganismos, y consumimos miles de millones de microbios al día en alimentos como quesos, panes, yogures y muchos otros», explica Molly Jahn, directora del programa Cornucopia. «Aun así, apenas hemos arañado la superficie del universo de especies microbianas que podríamos explorar para crear alimentos nutritivos y sabrosos a partir de los elementos básicos: carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. En los últimos años hemos visto cómo los alimentos microbianos centrados en las proteínas han despegado comercialmente, ofreciendo opciones de alternativas sin carne y lácteos que saben deliciosos. Cornucopia pretende ampliarse a otros macronutrientes clave para una dieta completa y poder producirlos en formatos apetitosos en el punto de consumo».

El sistema Cornucopia usaría electricidad para separar el agua en hidrógeno y oxígeno aprovechables, y cosecharía nitrógeno y carbono del aire. Cornucopia se centra en dos escenarios de uso: En primer lugar, proporcionar todos los nutrientes necesarios a una pequeña unidad militar de combate desplegada en un entorno austero durante 45 días (en un sistema que cabría en un Humvee); y en segundo lugar, en una situación de ayuda humanitaria y socorro en caso de catástrofe, alimentar a 100 civiles durante 21 días en un ( mediante un sistema de cuatro cajas que cabrían dentro de un contenedor de transporte estándar de 20 pies).

DARPA ha seleccionado cuatro enfoques de investigación para responder a los retos de Cornucopia:

• El Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, en colaboración con la Universidad Estatal de Carolina del Norte, la Universidad Johns Hopkins y Meridian Biotech, pretende usar organismos adaptados para producir materia prima rica en glucosa y amonio a partir de aire, agua y electricidad. Esta materia prima será consumida por organismos modificados Generally Recognized As Safe (GRAS) que producirán una amplia gama de productos, lo que permitirá un control posterior del contenido nutricional y una adaptabilidad óptima de los productos alimentarios.
• SRI International, Kiverdi, Inc., Air Protein, Inc. y Nitricity, Inc. pretenden desarrollar un innovador proceso integrado que use cultivos de oxihidrógeno con alto contenido proteínico y microalgas con alto contenido en carbohidratos para producir un alimento nutricionalmente completo en una variedad de sabores. Estos bioprocesos se combinarán con un novedoso sistema de extracción de nitrógeno del aire mediante plasma, dióxido de carbono capturado de los gases de escape de los generadores, e hidrógeno y oxígeno procedentes de la electrólisis del agua, para posibilitar la producción de alimentos en un entorno con escasez de recursos.
• La Universidad de Illinois Urbana-Champaign pretende desarrollar una plataforma integrada que aproveche las tecnologías electroquímica y de plasma para fijar el dióxido de carbono y el nitrógeno en sustratos orgánicos que posteriormente se alimentan a microbios GRAS especializados para la producción de alimentos adaptables a las proporciones de proteínas, hidratos de carbono, grasas y fibras. Este sistema está diseñado para no generar residuos, aumentar la eficiencia del proceso y reducir las necesidades energéticas con un tamaño portátil.
• La Facultad de Medicina de Harvard pretende establecer una cepa de bacterias adecuada para la producción rápida y escalable de materia orgánica y materias primas a partir de procesos aéreos y electroquímicos. El equipo utilizará una combinación de bioingeniería y enfoques evolutivos para hacer evolucionar las bacterias de modo que crezcan rápidamente con nitrógeno, dióxido de carbono, hidrógeno y metanol.

Estos equipos representan amplia diversidad que incluye 13 enfoques distintos de fijación de carbono y nitrógeno, 12 especies distintas de microbios y algas, 39 sabores de origen microbiano y 18 enfoques de procesamiento de alimentos.

DARPA colabora estrechamente con el «Army Combat Capabilities Development Command (DEVCOM) – Soldier Center, Combat Feeding Division (CFD)». El Soldier Center del DEVCOM ejecuta un programa conjunto interejércitos que contribuye a la letalidad y resistencia de los combatientes proporcionándoles alimentos nutritivos y apetitosos que cumplen las normas de nutrición del Office of the Surgeon General (Oficina del Cirujano General). El CFD colabora con organismos gubernamentales, la industria y el mundo académico para transferir rápidamente tecnología de nutrición de alto rendimiento a los servicios conjuntos y a la industria alimentaria comercial.

«Estamos encantados de ser el socio de transición de la tecnología del programa Cornucopia para su uso en un entorno competitivo, donde los recursos, la mano de obra y el espacio son limitados», dijo Nicole Favreau Farhadi, química de investigación senior de CFD. «Aprovechar la energía y los recursos in situ maximizará la letalidad, el rendimiento de los combatientes y el dominio. Este suministro de alimentos en el punto de necesidad puede sostener a las unidades desplegadas en entornos logísticos disputados y reducir las cargas logísticas de Clase 1.»

Fte. DARPA