En la actualidad, el sector agrícola se enfrenta a presiones cada vez mayores: alimentar a una población mundial creciente y, al mismo tiempo, reducir su impacto ambiental y preservar los recursos naturales. Los cultivos consumen grandes recursos de agua para el riego así como grandes cantidades de energía para la iluminación. Es necesario, por tanto, que surjan nuevas tecnologías innovadoras que permitan una mejor gestión de los recursos de los cultivos, satisfaciendo las necesidades de las plantas y mejorando su crecimiento, a la vez que se evitan consumos innecesarios. 

Un nuevo proyecto de investigación financiado por la Unión Europea se ha puesto manos a la obra. El proyecto DREAM tiene como objetivo el desarrollo de nuevas tecnologías y conocimientos que permitan mejorar los cultivos de interior a través de estudiar la dinámica de regulación de la fotosíntesis. El reto: desarrollar en cinco años nuevos sistemas de iluminación modulada que adapten el suministro de energía a las necesidades de las plantas y protocolos personalizados que reduzcan el uso de agua, nutrientes y pesticidas.

Así, a partir de 2022 y durante los próximos cinco años, los investigadores de DREAM estudiarán y explotarán la compleja red de procesos que regulan la fotosíntesis, en condiciones de luz similares a las naturales para la detección selectiva (monitorización del estado de la planta) y mejorar la eficiencia de la iluminación en entornos controlados.

Gracias a los recientes avances científicos, la visión estática y simplificada de la regulación de la fotosíntesis ha dado paso a otra más compleja y dinámica, en la que las plantas y las algas responden de forma no trivial a las tensiones externas. Según el coordinador de DREAM, Ludovic Jullien, profesor de química de la Universidad de la Sorbona y de la Escuela Normal Superior, «conocer y dominar la dinámica de la regulación de la fotosíntesis ayudará a evaluar y optimizar la demanda de recursos y energía en la agricultura».

Proyecto DREAM 

DREAM, dotado con 3 millones de euros, es uno de los 39 proyectos seleccionados para ser financiados de entre los 403 presentados en la primera edición del EIC Pathfinder Open, diseñado para apoyar proyectos interdisciplinarios de alto riesgo y alta rentabilidad en cualquier campo de la ciencia y la tecnología. 

El consorcio, compuesto por dos organizaciones de investigación (el Centro Nacional de Investigación Científica de Francia y el Forschungszentrum Jülich), dos instituciones académicas (la Universidad Palacký de Olomouc y la Universidad Tecnológica de Eindhoven) y dos PYME (INsociety y Sony CSL Paris), reúne conocimientos especializados en la interfaz de la biología, la física y la química y combina la investigación innovadora sobre plantas y algas con conocimientos técnicos en aprendizaje automático, óptica, detección selectiva e ingeniería eléctrica.

Mejora de los cultivos de interior

En un plazo de cinco años, los investigadores de DREAM desarrollarán nuevos sensores para exponer a las plantas y algas bajo una luz similar a la natural y obtener datos detallados sobre su rendimiento fotosintético. Con estos nuevos conocimientos, será posible diseñar herramientas de iluminación modulada que adapten el suministro de energía a las necesidades de las plantas y protocolos personalizados que reduzcan el uso de agua, nutrientes y pesticidas.

Los científicos de DREAM validarán las nuevas herramientas en el laboratorio y el invernadero en tres organismos: el alga verde C. reinhardtii, la planta modelo A. thaliana y el tomate. Más adelante, la adquisición de datos se ampliará a otros usuarios que trabajen con una amplia variedad de algas y plantas; la recopilación ayudará a perfeccionar la interpretación de los datos y a proporcionar protocolos de gestión de plantas cada vez más fiables para los agricultures.

A largo plazo, el proyecto DREAM pretende mejorar los cultivos de interior para que, además de protegerlos de las inclemencias del exterior, recreen un entorno ideal para el cultivo de plantas y microalgas sin desperdiciar recursos. La detección inteligente de DREAM puede impulsar la agricultura en ambientes controlados, reduciendo su demanda de energía y mano de obra y convirtiéndola en una práctica sostenible para superar los efectos del cambio climático.

Créditos de imágenes: @DREAM – INsociety