Vertical gardens in greenhouses to produce sustainable food in Mars

Autoras: Ana Lima Benta, Bianca Ramos

Traductora: Lourdes Molina

Siempre que se plantea la posibilidad de que los humanos vivan en Marte, hay un problema que suele ser motivo de preocupación: la producción de alimentos. La agricultura tradicional es casi imposible en la superficie del planeta rojo. Aunque Marte tiene una cantidad considerable de gas [1], como "carbono, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno, todos ellos en formas biológicamente accesibles como el gas de dióxido de carbono, el gas de nitrógeno y el hielo de agua y el permafrost" (Zubrin, 2014), la atmósfera terrestre y la marciana tienen diferencias significativas en su capacidad para mantener las diferentes formas de vida que conocemos. Además, el agua está presente, pero es difícil de obtener en su forma líquida. Por lo tanto, para producir alimentos en Marte con mayor eficiencia y sostenibilidad, es necesario utilizar las mejores tecnologías alimentarias de la Tierra, adaptadas al entorno marciano y utilizando a su favor la abundancia de sustancias características del planeta rojo; por ejemplo, la enorme cantidad de gas carbónico para el desarrollo de los vegetales.

Para resolver el problema de producir alimentos mientras se vive en Marte, tenemos que utilizar lo mejor de ambos mundos: la Tierra y el vecino planeta rojo. Nuestra solución inicial es crear un invernadero con jardines verticales para la plantación sostenible. Las tecnologías estructurales que podrían utilizarse para especializar su eficacia son la monitorización de la salud (realizada mediante cámaras para la inspección visual y algoritmos de procesamiento de imágenes para la evaluación automatizada del estado), el uso directo de productos químicos para la protección de las hojas y la integración de aditivos en el medio de crecimiento para evitar el crecimiento de parásitos y hongos [2]. Marte es, a primera vista, un entorno desfavorable para la vida. Alrededor del 95% de la atmósfera marciana es dióxido de carbono, lo que haría imposible que los humanos respiraran directamente en la atmósfera del planeta. Además, Marte es mucho más frío que la Tierra. Esto se debe principalmente a que el planeta rojo está más lejos del Sol que de la Tierra. La misión Viking de la NASA aterrizó en Marte en 1976 y registró una temperatura media de -81°F, que es más fría que el Polo Norte o el Polo Sur de la Tierra. Si se exponen a la temperatura de Marte, las plantas, los seres humanos y otros organismos se congelarán. Utilización de hielo para la protección contra la radiación. El diseño del invernadero de este módulo implica la selección y plantación de cultivos, la disposición interna y externa del módulo y sus sistemas. La ecología, que sostiene la vida humana en Marte, proporciona una alimentación fiable y completa a los astronautas. La plantación vertical reutiliza el espacio de forma sostenible, puede aplicarse en cualquier espacio, ayuda al aislamiento acústico, mejora la calidad del aire, no requiere apenas cuidados y se beneficia de la humedad del aire.

Para cultivar verduras de forma limpia y eficiente, las plantaciones verticales suelen utilizar técnicas como la hidroponía en camas suspendidas. Esta alternativa comenzó a expandirse por todo el mundo y surgió como una alternativa para las zonas urbanas, ya que el espacio en las mismas es reducido o el suelo no es apto para el cultivo de ciertos productos. La tecnología puede aliviar en gran medida los problemas imprevistos a los que se enfrentan los agricultores tradicionales. Queda por ver si los alimentos encontrados por estas técnicas son tan sanos y nutritivos como los cultivados de forma natural, y uno de los retos a los que se enfrenta la producción es la delimitación del territorio si se utilizan piezas desmontables en la estructura. Así, sería posible transportar las construcciones.

Figura 1

Automatización de los sistemas hidropónicos
Automatización en sistemas hidropónicos. Nota: Esquema de un sistema hidropónico, posible de aplicar en Marte. Derechos de autor de https://www.intechopen.com/chapters/70662.www.intechopen.com/chapters/70662.

La figura 1 muestra el diagrama del sistema hidropónico. El uso de un sistema de circuito cerrado implica la recirculación a través del agua y la reutilización de los residuos humanos y vegetales como fuente de nutrición para los cultivos. Los sistemas de filtración pasiva, como los tamices finos y la arena, la esterilización mediante el uso de tecnología basada en rayos UV [3] y la ósmosis inversa garantizan una reutilización segura y eficiente de la solución nutritiva. La urea, procesada a partir de la orina humana, se utiliza como suplemento nutricional para las plantas mayores [4]. La biomasa producida por el sistema de plantación se almacena inicialmente en cubos de compostaje aislados (ICB) situados fuera de la estructura del hábitat, y puede utilizarse posteriormente como fuente de nutrientes extraídos químicamente. La intervención humana abarca todo el ciclo de vida de la planta, desde la siembra hasta la polinización y la cosecha, e incluye tareas manuales que los robots no pueden completar ni proporcionan beneficios psicológicos a la tripulación. En general, este módulo requiere menos de una hora de trabajo al día para cada uno de los cuatro miembros del equipo para mantener los cultivos.

Utilizar una técnica que ha sido útil en la Tierra para resolver uno de los problemas de la vida en otro planeta es un tema interesante para discutir. Por supuesto, se puede pensar que buena parte de esto es sólo en el futuro, pero podría ser una realidad más cercana de lo que se considera. Produciendo alimentos en Marte o creando zonas verdes en pequeños apartamentos de grandes ciudades, los jardines verticales son bienvenidos en cualquier lugar y pueden ser parte de un paso hacia el nuevo presente.

Bibliografía:

  1. Zubrin, R. (2014, July 10). Why Mars?. Retrieved July 26, 2021, from https://www.marssociety.org/why-mars/.
  2. Gröll, K. & Graeff, S. & Claupein, W.. (2007). Use of vegetation indices to detect plant diseases. Agrarinformatik im Spannungsfeld zwischen Regionalisierung und globalen Wertschöpfungsketten. P-101, 91-94. ISBN: 978-3-88579-195-9
  3. Human Exploration and Operations at NASA. Retrieved August 5, 2021, from https://www.nasa.gov/directorates/somd/home/.
  4. Babakhanova, S. et. al. (2019). Mars Garden: an Engineered Greenhouse for a Sustainable Residence on Mars. AIAA Propulsion and Energy 2019 Forum. https://doi.org/10.2514/6.2019-4059