El programa Cornucopia de DARPA tiene como objetivo crear una variedad de nuevos alimentos saludables a base de microbios utilizando tres ingredientes (aire, agua y electricidad) con una suplementación mínima o nula. Si tiene éxito, algún día las tropas podrían desplegarse con un sistema transportable que produzca alimentos nutritivos y apetitosos a pedido en lugares remotos, evitando cadenas de suministro de alimentos costosas y quebradizas.
Ahora hay tres equipos contratados para demostrar la producción de biomasa microbiana que consta de los cuatro macronutrientes dietéticos humanos (proteínas, carbohidratos, grasas y fibra dietética) en proporciones que apuntan a los requisitos diarios de ingesta dietética de referencia militar (MDRI) para una nutrición completa. Los productos estarán en múltiples formatos de alimentos, como batidos, barras, gel y cecina, que cumplen con los estándares nutricionales militares y los requisitos de palatabilidad en un sistema de producción que minimiza los insumos, la manipulación y el espacio ocupado.
“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”, dijo 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. Hemos visto en los últimos años cómo los alimentos microbianos enfocados en proteínas han despegado comercialmente, ofreciendo opciones para alternativas sin carne y lácteos que saben delicioso. Cornucopia tiene como objetivo expandirse a otros macronutrientes clave para una dieta completa y poder producirlos en formatos apetitosos en el punto de consumo”.
Un sistema Cornucopia usaría electricidad para separar el agua en hidrógeno y oxígeno utilizables, y recolectaría nitrógeno y carbono del aire. Cornucopia se centra en dos escenarios de casos de uso: primero, proporcionar los requisitos nutricionales completos para una pequeña unidad militar de combate desplegada en un entorno austero durante 45 días (en un sistema que cabría en un Humvee); y segundo, en una situación de asistencia humanitaria y socorro en casos de desastre, alimentando a 100 civiles durante 21 días en un (utilizando un sistema de cuatro cajas que cabrían dentro de un contenedor de envío estándar de 20 pies).
DARPA seleccionó cuatro enfoques de investigación para enfrentar los desafíos de Cornucopia:
- El Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, junto con la Universidad Estatal de Carolina del Norte, la Universidad Johns Hopkins y Meridian Biotech, busca utilizar organismos adaptados para producir una materia prima rica en glucosa y amonio a partir del aire, el agua y la electricidad. Esta materia prima será consumida por organismos generalmente reconocidos como seguros (GRAS, por sus siglas en inglés) modificados que producirán una amplia gama de resultados que darán como resultado un control posterior sobre el contenido nutricional y una adaptabilidad óptima de los productos alimenticios.
- SRI International, Kiverdi, Inc., Air Protein, Inc. y Nitricity, Inc. tienen como objetivo desarrollar un proceso integrado innovador utilizando cultivos de oxihidrógeno con alto contenido de proteínas y microalgas con alto contenido de carbohidratos para producir un alimento nutricionalmente completo en una variedad de sabores. . Estos bioprocesos se combinarán con un novedoso nitrógeno a base de plasma extraído del aire, dióxido de carbono capturado del escape del generador e hidrógeno y oxígeno de la electrólisis del agua para permitir la producción de alimentos en un entorno de escasez de recursos.
- La Universidad de Illinois Urbana-Champaign busca desarrollar una plataforma integrada que aproveche las tecnologías electroquímicas y de plasma para fijar dióxido de carbono y nitrógeno en sustratos orgánicos que luego se alimentan a microbios GRAS especializados para la producción de alimentos adaptados a las proporciones de proteínas, carbohidratos y grasas. y fibra. Este sistema está diseñado para no generar desperdicios, aumentar la eficiencia del proceso y reducir los requisitos de energía con un espacio portátil.
- La Escuela de Medicina de Harvard busca establecer una cepa de bacterias adecuada para la producción rápida y escalable de materia orgánica y materias primas a partir de procesos electroquímicos y de aire. El equipo utilizará una combinación de bioingeniería y enfoques evolutivos para hacer evolucionar las bacterias para un crecimiento rápido en nitrógeno, dióxido de carbono, hidrógeno y metanol.
Los equipos representan una amplia diversidad que incluye 13 enfoques distintos para la fijación de carbono y nitrógeno, 12 especies microbianas y de algas distintas, 39 sabores de origen microbiano y 18 enfoques de procesamiento de alimentos.
DARPA está trabajando en estrecha colaboración con el Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército (DEVCOM) – Centro de Soldados, División de Alimentación de Combate (CFD). DEVCOM Soldier Center ejecuta un programa de servicio conjunto que apoya la letalidad y la resiliencia de los combatientes al proporcionar alimentos nutritivos y sabrosos que cumplen con los estándares de nutrición de la Oficina del Cirujano General. CFD se asocia con agencias gubernamentales, la industria y la academia para hacer una transición rápida de la tecnología de nutrición de alto rendimiento a los servicios conjuntos y la industria alimentaria comercial.
“Estamos emocionados de ser el socio de transición a la tecnología del programa Cornucopia destinada al uso en el entorno disputado, donde los recursos, la mano de obra y el espacio son limitados”, dijo Nicole Favreau Farhadi, química investigadora sénior de CFD. “Aprovechar la energía y los recursos en el lugar maximizará la letalidad, el rendimiento y el dominio de los combatientes. Este suministro de alimentos en el punto de necesidad puede sostener las unidades desplegadas en entornos logísticos disputados y reducir las cargas logísticas de Clase 1”.
https://www.darpa.mil/news-events/2023-02-03