Cómo la tecnología está transformando nuestros sistemas alimentarios
Con frecuencia, en el mundo desarrollado el abastecimiento de alimentos se da por sentado, pero no todas partes pueden permitirse ser tan complacientes.
La erradicación del hambre mundial se anunció como un Objetivo de Desarrollo Sostenible de la ONU (Objetivo 2) en la Agenda de Desarrollo de 2015. Se pretendía lograrlo para 2030, pero tras unos cuantos años la realidad es muy diferente.
De acuerdo con la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO)[1], en 2020 más de 720 millones de personas pasaron hambre, ya que la demanda mundial de alimentos continuó creciendo pese a las cosechas afectadas por la COVID-19 y las crecientes presiones medioambientales.
Según la FAO, en 2020 se vieron afectadas por el hambre 57 millones de personas más en Asia, 46 millones de personas más en África y 14 millones de personas más en América Latina y el Caribe que en 2019[2].
Este 2022 ha intensificado el pesimismo en los mercados alimentarios, ya que la situación actual en Ucrania amenaza las cosechas en una región conocida como uno de los “graneros” más importantes del mundo. El Banco Mundial pronostica un aumento del 37 % en los precios de los alimentos, con un elevado número de personas abocadas a la pobreza y la desnutrición.[3]
“A menos que se tomen medidas inmediatas, está cada vez más claro que estamos ante una inminente emergencia alimentaria mundial que podría tener impactos a largo plazo en cientos de millones de niños y adultos”, advirtió el secretario general de la ONU, António Guterres, señalando que el mundo está a punto de sufrir su peor crisis alimentaria en medio siglo.[4]
Desde el punto de vista de la demanda, es poco probable que el problema disminuya pronto.
Se espera que la población mundial alcance los 10 000 millones para 2050, una cifra sin precedentes que supone 2000 millones más que en la actualidad. Durante ese período se prevé que la población de África subsahariana podría llegar a duplicarse.[5]
El potencial de la crisis climática para exacerbar el hambre mundial ya es evidente. El aumento de la acidez oceánica está matando vieiras y ostras, los ciclones y las sequías están arruinando los cultivos y los campos de arroz están inundados de agua salada. Las investigaciones muestran que, si las tendencias actuales no cesan, los rendimientos del maíz podrían caer un 28 % a finales de siglo, el trigo un 22 %, la soja un 12 % y el arroz un 11 %.[6]
Las soluciones son fáciles de identificar, pero difíciles de implementar.
Dentro del sistema alimentario global necesitamos más alimentos con mayor valor nutricional, producidos de forma más económica y eficiente, y distribuidos de forma más equitativa.
Los anteriores avances en la producción de alimentos fueron mejoras mecánicas de la maquinaria y, más tarde, evoluciones genéticas de semillas más resistentes y fertilizantes más potentes. Aunque estas áreas continúan desarrollándose, las nuevas tecnologías emergentes, a menudo en los ámbitos de la digitalización y la conectividad, pueden ayudar a iluminar el camino hacia una mayor seguridad alimentaria.
Desde datos sin procesar hasta robótica
Dado que las granjas de todo el mundo soportan cada vez más episodios de clima severo y los conflictos aumentan en las áreas agrícolas afectadas por la pobreza, la tecnología será un arma vital para fomentar la resiliencia rural y maximizar los rendimientos nutricionales.
En este contexto, el Foro Económico Mundial ha identificado varias de las estrategias tecnológicas más prometedoras en diferentes etapas de desarrollo.
A medida que las economías emergentes obtienen un mayor acceso a las redes móviles, se está implementando una nueva generación de apps que permiten a los agricultores registrar y compartir datos agrícolas, sincronizarse con los mercados y acceder a servicios financieros.[7] Todo esto contribuye a mejorar la eficiencia de la cadena alimentaria, desde la siembra hasta la fertilización, la cosecha y la eventual venta.
¿Cómo podría tomar forma este intercambio de datos? Ya existe, aunque en forma embrionaria.
Por ejemplo, en África, los agricultores de verduras de Egipto, Etiopía y Sudán ya están recibiendo datos meteorológicos en tiempo real para tratar de mantenerse un paso por delante del clima fluctuante. Asimismo, en Asia, los agricultores pastorales de Mongolia obtienen alertas sobre brotes de enfermedades para mantener sus rebaños sanos. En todo el sur del mundo, los agricultores se unen cada vez más a redes de SMS que les ofrecen asesoramiento sobre qué cultivos nuevos plantar y qué técnicas de crecimiento favorecer[8].
Esta conectividad revolucionaria permite a los agricultores coordinar la logística del transporte, intercambiar productos perecederos, como piensos animales, asegurar semillas y fertilizantes para cosechas y optimizar los tamaños de los rebaño de acuerdo con las futuras condiciones ambientales.
La evolución tecnológica de la agricultura va más allá del mero intercambio de datos y una conectividad superrápida.
“La inteligencia artificial, el análisis, los sensores conectados y otras tecnologías emergentes podrían aumentar aún más los rendimientos, mejorar la eficiencia del agua y otras entradas, así como fomentar la sostenibilidad y la resiliencia en los cultivos y la cría de animales”, predicen investigadores de la consultora global McKinsey.[9]
La maquinaria de nueva generación podría tener un impacto radical en el cultivo de alimentos en una serie de disciplinas:
- Cultivos con drones: la vigilancia con drones y el análisis remoto de imágenes, junto con la supervisión de sensores en tierra, ayudarán a gestionar áreas cultivables a gran escala, desencadenando intervenciones automáticas para aumentar el rendimiento y reducir el impacto de peligros comunes, como plagas.
- Supervisión inteligente del ganado: la tecnología de seguimiento del movimiento y los datos del sensor corporal ayudarán a reducir las enfermedades entre rebaños, así como a diseñar combinaciones personalizadas de alimentos y medicamentos para maximizar el crecimiento.
- Maquinaria agrícola autónoma: en el futuro tanto los cultivos como los animales se beneficiarán de las intervenciones dirigidas por maquinaria y robots autónomos, cuyas decisiones están determinadas por una combinación de datos de sensores, información GPS y análisis avanzado de imágenes.
- Construcción inteligente y gestión de equipos: los programas de mantenimiento optimizados y los ajustes ambientales en tiempo real mejorarán el rendimiento y alargarán la vida útil de la costosa infraestructura y maquinaria agrícola.
Varias empresas de todo el mundo ya han avanzado en sus tecnologías más allá de la fase de prueba de concepto.[10]
En Suiza, por ejemplo, ecoRobotix está desarrollando robots desbrozadores autónomos que pueden reducir potencialmente la cantidad de fertilizantes y pesticidas necesarios en la tierra en un 95 %, al mismo tiempo que reducen los costes de producción en más de un 40 %. Gamaya proporciona drones equipados con cámaras hiperespectrales para permitir la agronomía digital. SenseFly también produce drones, en este caso para recopilar datos geoespaciales que ayudan a refinar las estrategias agrícolas. Por su parte, Cleangreens fabrica sistemas aeropónicos móviles para producir cultivos más económicos y ambientalmente eficientes.
El pensamiento innovador también podría ayudar de otras formas menos obvias. Actualmente se está desarrollando un embalaje que combate las bacterias utilizando un revestimiento especial de nanopartículas.[11] Esto no solo podría prolongar la vida útil de los productos en el interior, sino que también podría ayudar a combatir el azote de los residuos alimentarios, un problema que provoca que en EE. UU. se desechen anualmente hasta el 40 % de los alimentos.[12]
Prestarle ayuda a la evolución
La edición genómica, un grupo de tecnologías que permiten a los científicos añadir, eliminar o alterar el ADN de un organismo, ya se está utilizando para producir cultivos más resistentes y nutritivos.
Las semillas oleaginosas y los cultivos hortícolas se están mejorando (con una eficiencia mucho mayor que la cría tradicional) a través de herramientas como meganucleasas, nucleasas con dedos de zinc, nucleasas efectoras similares a activadores de transcripción y sistemas de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas (CRISPR).[13] En los últimos años, las CRISPR han resultado particularmente versátiles y rentables.
Juntas, estas tecnologías no solo pueden aumentar la cantidad de alimento en las mesas globales, sino también mejorar su valor nutricional, aumentar la resistencia a enfermedades y contrarrestar los alérgenos. Al ejercer un mayor control sobre el suelo y los biomas de las plantas, lo que se conoce como microtratamientos, tenemos el potencial de transformar la producción de alimentos a la vez que reducimos la dependencia de productos químicos cuestionables para el medioambiente.[14]
Los avances en biotecnología agrícola están empezando a descifrar los microbios, específicamente sobre cómo se pueden aprovechar tipos concretos de bacterias, hongos y algas para manipular el microbioma o el entorno de cultivo.
Ya se ha demostrado que los microbios pueden transformar el nitrógeno del aire en nitratos solubles para servir como fertilizantes naturales. Los tratamientos de semillas resultantes ayudan a producir cultivos capaces de soportar climas inclementes o condiciones más áridas, con beneficios evidentes para la producción sostenible.
Los estudios siguen en curso, aunque a un ritmo acelerado gracias al crecimiento de las tecnologías de “secuenciación rápida”. Las nuevas vías de exploración incluyen biomas sintéticos, nuevos diagnósticos y biomarcadores para regular la salud del suelo y los recursos hídricos, así como mejoras tanto en la estructura del suelo como en la disponibilidad de nutrientes.
Como tecnología en evolución, aún se necesita más investigación para mejorar nuestro análisis de las condiciones ecológicas y comprender los mecanismos de comunicación molecular de los microbios y las plantas. Sin embargo, el apoyo a nivel gubernamental es prometedor, con el International Bioeconomy Forum de la Comisión Europea, que promueve microbiomas para la seguridad alimentaria y nutricional, así como la National Microbiome Initiative de EE. UU. de 2016, que impulsa la innovación dentro de las tecnologías de cultivos y suelos.
Carnes cultivadas en laboratorio: un cambio revolucionario
La proteína es un componente clave de todas las dietas humanas, responsable del crecimiento y el desarrollo, y vital para la capacidad del cuerpo de construir y reparar tejidos. Por lo general, la carne animal ha sido una de nuestras principales fuentes de proteínas, pero esto se ha convertido en un problema conflictivo a medida que su huella medioambiental se hace más evidente.
Las investigaciones han demostrado que las emisiones de metano, un subproducto inevitable de la producción ganadera, son hasta 34 veces más perjudiciales para el medioambiente que el dióxido de carbono.[15] La carne de vacuno es el principal culpable, puesto que 100 g de proteínas generan alrededor de 50 kg de gases de efecto invernadero. Según algunas estimaciones, las emisiones totales del ganado mundial ascienden a 7,1 gigatones de CO2 equivalente al año, o al 14,5 % de todas las emisiones de gases de efecto invernadero antropogénicos.[16]
Las fuentes alternativas de proteínas están ganando popularidad, especialmente a través de proteínas vegetales (soja, guisante, colza), insectos (grillos, saltamontes y gusanos de la harina para la industria alimentaria) y micoproteínas (biomasa fúngica). Sin embargo, dado que es probable que las presiones de la población se intensifiquen en las próximas décadas, en la actualidad gran parte de la inversión se centra en carnes cultivadas o creadas en laboratorios.[17]
La carne cultivada lleva en desarrollo desde 2013, cuando la primera hamburguesa del mundo cultivada en laboratorio ocupó muchos titulares. En 2020, el número de inversiones y acuerdos para la investigación de carne cultivada alcanzó un récord máximo de 49, con un valor total de 366 millones de USD, frente a los solo seis acuerdos con un valor total de 6 millones de USD que había en 2016.[18]
En términos sencillos, la carne cultivada en laboratorio utiliza técnicas avanzadas de creación de tejidos para cultivar células animales in vitro a partir de una reserva parental, creando suministros teóricamente infinitos de tejido muscular con un valor de proteína idéntico.
A un nivel más técnico, comienza con la extracción de células musculares de animales mediante biopsia para su aislamiento y cultivo en un laboratorio. Estas células luego se nutren dentro de biorreactores (las propias células suspendidas en una red de fibras) donde se bañan en una mezcla especial de nutrientes que actúa como medio de crecimiento. Finalmente, se procesan en un tipo de tejido que comprende músculo, grasa y otros productos digeribles, listos para formar productos finales como carne picada o hamburguesas.[19]
Estamos ante una industria en crecimiento de más de una forma.
En la actualidad, más de 60 startups de todo el mundo se dedican a perfeccionar las técnicas de cultivo cárnico en laboratorios. Gran parte de esta investigación está dirigida a diseñar los medios de crecimiento más eficientes, a partir de elementos constituyentes como sales, azúcares, micronutrientes y aminoácidos. En este momento, los medios de crecimiento cuestan cientos de dólares por litro. Para lograr una verdadera escalabilidad tendrían que alcanzar un precio más cercano a un USD por litro.
En vista de los muchos desafíos pendientes para diseñar un suministro alimentario apto para el futuro, la presión está aumentando en los gobiernos y el sector privado para realizar las inversiones inteligentes.
Los sectores público y privado comparten un propósito común
Estoy inmensamente orgulloso de que Abdul Latif Jameel Water & Food Systems Lab (J-WAFS), cofundado en 2014 por Community Jameel y el ITM y con sede en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, esté ayudando a apoyar la investigación innovadora en tecnología alimentaria con el objetivo de alimentar al planeta de una manera más equitativa y sostenible.
Varios de sus proyectos de investigación en curso demuestran el alcance de esta misión vital. Entre ellos se incluyen proyectos innovadores para:
- Activar variaciones genéticas en plantas de cultivos mediante la alteración de los números de copias de genes y la activación del ADN móvil, lo que permite identificar variantes más resistentes a la descarga térmica o al aumento de la salinidad.[20]
- Detectar patógenos transmitidos por los alimentos en los centros de procesamiento antes de que los alimentos contaminados lleguen a los consumidores, reduciendo así las retiradas de alimentos y los brotes de enfermedades.[21]
- Satisfacer la creciente demanda de mariscos ricos en proteínas, mejorando el rendimiento de las vacunas en la acuicultura.[22]
- Usar tecnologías híbridas de refrigeración por evaporación y radiación para prolongar la vida útil de los alimentos en áreas sin conexión a la red.[23]
- Convertir los residuos de la industria láctea en alimentos e ingredientes alimenticios mediante ingeniería metabólica.[24]
- Desarrollar sensores espectroscópicos para permitir una gestión eficiente de los cultivos para los pequeños agricultores, reduciendo el uso de fertilizantes de nitrógeno al mismo tiempo que se preservan los cultivos.[25]
También me complace que Jameel Investment Management Company (JIMCO), a través de su Strategic Asset Fund, esté ayudando a apoyar la tecnología alimentaria y los programas agrícolas sostenibles en todo el mundo.
Sin embargo, los laboratorios de investigación y los inversores privados no pueden lograr la seguridad alimentaria por sí solos. Los gobiernos de todo el mundo pueden catalizar el futuro de la nutrición universal si sientan cuanto antes las bases para una investigación e inversión cautelosas.
Los expertos en el campo proponen una gama de estrategias complementarias.
Los legisladores deben unirse a científicos e inversores para ampliar las tecnologías alimentarias y superar obstáculos como intereses adquiridos, falta de capital de riesgo, infraestructura inadecuada y cargas normativas.[26]
Al mismo tiempo, debe prestarse más atención al potencial de la “conectividad” para revolucionar la agricultura y la tecnología alimentaria. Incluso en los EE. UU., que generalmente se considera que marca las tendencias en conectividad, solo una cuarta parte de las granjas aprovechan actualmente las posibilidades que ofrece el intercambio de datos. Con la caída constante de los precios del hardware y el software, las tecnologías de Internet de las cosas (IoT) ofrecen cultivos avanzados y supervisión del ganado que podrían proporcionar un retorno de la inversión “desde el primer año”.[27]
Sin embargo, maximizar las cosechas futuras requerirá la adopción generalizada de aplicaciones de análisis de nueva generación, que a su vez requerirán el tipo de conectividad de alto ancho de banda de baja latencia que solo ofrecen tecnologías de vanguardia como LPWAN, 5G y satélites LEO.
Implementar tecnología para transformar nuestros sistemas alimentarios es una misión que se extiende desde el campo hasta el laboratorio. Invertir en las tecnologías adecuadas ahora evitará que la sociedad pague un precio mucho más alto en el futuro, cuando la urgencia podría ponernos en una situación crítica.
Para millones de personas en todo el mundo, la seguridad alimentaria se entrelaza con algunos de nuestros otros desafíos principales: la salud humana, la sostenibilidad medioambiental, la resiliencia económica y las presiones poblacionales. Los sectores público y privado deben aprovechar las inestimables oportunidades que ofrece la tecnología para transformar nuestros sistemas alimentarios globales, con el mismo vigor y coordinación que ya estamos dedicando a revolucionar nuestros sistemas energéticos en todo el mundo.
[1] https://www.fao.org/state-of-food-security-nutrition
[2] https://www.fao.org/state-of-food-security-nutrition
[3] https://www.worldbank.org/en/topic/agriculture/brief/food-security-update
[4] https://www.theguardian.com/society/2020/jun/09/world-faces-worst-food-crisis-50-years-un-coronavirus
[5] https://institute.global/policy/technology-feed-world
[6] https://www.theguardian.com/environment/2022/apr/22/climate-food-biodiversity-five-charts
[7] https://www.weforum.org/agenda/2018/03/food-security-s-social-network
[8] https://www.weforum.org/agenda/2018/03/food-security-s-social-network
[9] https://www.mckinsey.com/industries/agriculture/our-insights/agricultures-connected-future-how-technology-can-yield-new-growth
[10] https://www.lombardodier.com/contents/corporate-news/responsible-capital/2021/january/how-technology-is-changing-the-f.html
[11] https://www.israel21c.org/killer-paper-for-germ-free-food-packaging/
[12] https://www.forbes.com/sites/nicolemartin1/2019/04/29/how-technology-is-transforming-the-food-industry/?sh=7050b49f20a3
[13] https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2020.577313/full
[14] https://institute.global/policy/technology-feed-world
[15] https://unece.org/challenge
[16] https://www.fao.org/news/story/en/item/197623/icode/
[17] https://www.mckinsey.com/industries/agriculture/our-insights/alternative-proteins-the-race-for-market-share-is-on
[18] https://institute.global/policy/protein-problem-how-scaling-alternative-proteins-can-help-people-and-planet
[19] https://www.newscientist.com/article/mg24032080-400-accelerating-the-cultured-meat-revolution/
[20] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/new-approach-enhance-genetic-diversity-improve-crop-breeding
[21] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/site-analysis-foodborne-pathogens-using-density-shift-immunomagnetic-separation-and
[22] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/precise-fish-vaccine-injection-using-silk-based-biomaterials
[23] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/hybrid-evaporative-and-radiative-cooling-passive-low-cost-high-performance-solution
[24] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/converting-dairy-industry-waste-food-and-feed-ingredients
[25] https://jwafs.mit.edu/projects/2021/accurate-optical-sensing-efficient-fertilizer-use-and-increased-yield-small-farms
[26] https://institute.global/policy/technology-feed-world
[27] https://www.mckinsey.com/industries/agriculture/our-insights/agricultures-connected-future-how-technology-can-yield-new-growth
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