El Salk Institute en California trabaja para diseñar una planta que pueda almacenar más dióxido de carbono en sus raíces. A gran escala, explican, estas podrían absorber de la atmósfera el CO2 suficiente para ayudar a desacelerar el cambio climático.

  • 27 febrero, 2019

Por: Leslie Hoock en San Diego

Traducida por: Antonia Santibañez

En un acantilado con vista al océano Pacífico, el Salk Institute se erige como un templo de concreto: un patio abierto que mira al mar, flanqueado por dos filas de edificios.

El campus de California, diseñado por Louis Kahn a principios de los sesenta, es uno de los ejemplos de arquitectura moderna más celebrados en el mundo. Su grandeza absoluta es tan ambiciosa como la revolucionaria investigación que se está realizando adentro.

El instituto fue fundado por Jonas Salk, el desarrollador de la primera vacuna segura contra la polio, quien quería crear un centro de clase mundial para la investigación biológica. Financiado por un conjunto de subvenciones gubernamentales y donaciones filantrópicas, aquí los científicos han buscado por largo tiempo la cura para enfermedades mortales, desde cáncer a alzhéimer.

Ahora, un grupo de ellos está enfrentando otro problema que constituye una amenaza para la vida: el cambio climático. Se disponen a hacer algo que nunca se haya hecho antes, a crear la “Planta Ideal”, una que ayudará a frenar el calentamiento global.

“Es un lugar interesante, ¿no es cierto?”, dice la profesora Joanne Chory, con un grado de subestimación, mientras nos sentamos a conversar en su oficina. Chory, una de las biólogas especializadas en plantas más preeminentes del mundo y figura líder tras la iniciativa de la “Planta Ideal”, ha tenido una carrera prolífera: luego de un doctorado en microbiología, trabajó en Harvard Medical School antes de unirse en 1988 al Salk Institute para Estudios Biológicos.

Desde aquel entonces, ha realizado importantes descubrimientos sobre cómo las plantas reaccionan a la luz y producen hormonas del crecimiento, ganando numerosos premios por su trabajo.

Hay un problema más que ella quiere resolver: cómo diseñar una planta que sea capaz de almacenar más dióxido de carbono en sus raíces. Plantadas a gran escala, explica, estas podrían absorber de la atmósfera el CO2 suficiente para ayudar a desacelerar el cambio climático.

Salk está en conversaciones con las compañías de semillas para hacer pruebas en grandes cultivos agrícolas –incluyendo trigo, soya, maíz y algodón– y lograr así que la Planta Ideal pueda algún día ser introducida en las granjas alrededor del mundo.

“Somos bastante apasionados en esto, porque pienso que realmente podemos lograrlo”, dice Chory, mientras destellan sus aros con forma de hojas. Ella es una de los cinco profesores de Salk que están trabajando en la iniciativa. “Cumplí 60 años, y quiero hacer algo donde realmente pueda marcar una diferencia. El cambio climático es en donde tenemos esta necesidad total de hacerlo. Debemos hacerlo ahora, quizás ya es muy tarde. No lo sé”, dice.

¿Una ilusión?

Ese sentido de urgencia refleja una realidad extrema: las emisiones globales de dióxido de carbono siguen aumentando a pesar de años de esfuerzos en políticas públicas para controlarlas. El mundo ya se ha calentado en 1 °C y para prevenir que la temperatura aumente en 2 °C o más –y que muchas personas tengan probabilidades de enfrentar peligrosas olas de calor y sequías–, diversos científicos sostienen que se debe agregar una nueva estrategia a la mezcla.

Si el planeta no puede reducir las emisiones de carbono lo suficientemente rápido para evitar el cambio climático extremo, ¿se puede abordar el problema desde la otra parte: eliminando grandes cantidades de CO2 del aire y almacenándolas a largo plazo?

Una de las personas emocionadas con esta idea es Howard Newman, un veterano del capital privado y miembro del directorio de Salk, que ha provisto una gran donación para ayudar a dar el puntapié inicial al proyecto de la Planta Ideal. Newman es uno de los mayores voceros del proyecto, un veterano de 20 años en Warburg Pincus y fundador de su propia firma, Pine Brooks Partners, la que invierte extensamente en compañías de combustibles y petróleo.

“Estoy en el negocio de la energía y fijándome en el problema del clima noté que todos lo miraban de la misma manera. Si lo ves de una forma diferente, la solución se sugiere por sí sola”, me dice por teléfono desde Nueva York. “La biofijación es una realidad, y la gente lo ha ignorado. Esta es una tecnología que el mundo necesita. Es una parte del problema climático que nadie ha abordado realmente”, explica.

El concepto de la Planta Ideal es solo uno de los varios proyectos de eliminación de dióxido de carbono siendo perseguidos alrededor del mundo, que van desde maquinarias gigantes para sacar el CO2 del aire, a plantas que inyecten carbono bajo tierra. Sin embargo, algunos ambientalistas creen que estas tecnologías nunca funcionarán como se espera, y que enfocarse en ellas crea una ilusión peligrosa para que los contaminadores puedan seguir emitiendo gases.

“La confianza en conceptos de emisión negativa atrapa a la humanidad en su adicción al carbono”, razonan Kevin Anderson y Glen Peters en un artículo de 2016 de la revista Science. “Hay un riesgo real de que no serán capaces de cumplir a la escala de su promesa”, agregan.

También es difícil predecir qué efectos podrían tener en los delicados ecosistemas de la tierra estos proyectos que buscan alterar la atmósfera. No obstante, con emisiones de CO2 llegando a un récord el año pasado, la magnitud del desafío ha llevado a un creciente número de científicos a creer que la eliminación del dióxido de carbono será necesaria para mantener el planeta habitable.

En octubre, un trascendental estudio del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático encontró que la eliminación del dióxido de carbono sería esencial para mantener el calentamiento bajo 1,5 °C, incluso si los países comenzaran a reducir las emisiones inmediatamente.

El poder del corcho

“Siento que tengo la obligación de al menos intentar y hacer algo”, me dice Chory. Alcanza una taza en su escritorio que muestra una planta similar a la mostaza, Arabidopsis, que ha sido la base de gran parte de su investigación. La planta, que se reproduce rápidamente y es un pilar para laboratorios de investigación genética debido a que produce semillas idénticas, ya ha cosechado algunos resultados tempranos para la iniciativa de la Planta Ideal.

Afuera, detrás del campus central de Salk, en un invernadero que se sitúa en el acantilado, filas y filas de Arabidopsis absorben el sol de California. La profesora asistente Julie Law, que estudia regulación genética, me muestra los alrededores.

“Estas plantas son clones genéticos una de la otra, por ende, esto nos permite tener reproductibilidad en nuestros experimentos”, dice poniendo en mi mano semillas de mostaza. La Arabidopsis fue la primera planta en tener su genoma completo secuenciado, y parte de esa investigación tuvo lugar en Salk.

Si bien la idea de diseñar genéticamente una planta para que mantenga dióxido de carbono en el suelo puede sonar extraño, Law explica que esto es solo una pequeña modificación de lo que estas ya hacen. “Todo el trabajo de una planta es sacar el dióxido de carbono de la atmósfera y convertir esas moléculas de carbono en azúcares, en biomasa. Básicamente, ellas se han adaptado para tomar al dióxido como su fuente de alimento”, explica. “Lo bello es que las plantas ya están haciendo esto en una escala global tan grande, que si podemos aprovechar eso un poquito, podemos hacer un gran impacto”, añade.

Para emplear a las plantas con el fin de que absorban más carbono, el primer paso es averiguar cómo mantener el carbono fijo en la tierra. Normalmente, cuando estas se descomponen devuelven la mayor parte de su carbono a la atmósfera, dejando en el suelo solo una pequeña porción. Esto forma parte del ciclo anual del carbono, ya que las plantas absorben dióxido de carbono durante el crecimiento en primavera y lo liberan a la atmósfera cuando se descomponen en otoño, algo así como la respiración de la tierra.

“Empezamos a buscar esas moléculas que son más resistentes a la descomposición”, explica el profesor Joseph Noel, un químico que trabaja en el proyecto de Planta Ideal. Cuenta que un momento de eureka llegó cuando recordó la pila de compost que mantenía de niño, acordándose de que los corchos no se descomponían.

“Había una interesante molécula que nos estaba mirando fijamente a la cara: suberina, más conocida como corcho. La suberina es un tipo de plástico natural complejo, tiene cosas en ella que parecen combustible diésel, pero también tiene otros componentes. Es la forma en que la planta regula lo que entra a la raíz, como oxígeno u otros minerales”, dice.

Aún más importante, la suberina no se descompone fácilmente en el suelo. Algunas plantas, como los árboles de corcho, producen mucha suberina por naturaleza. Pero todas producen algo de ella, lo que significa que debería ser posible encontrar un gen que las impulsara a aumentar la producción. Y lanza: “Empezamos a preguntarnos, ¿cómo podemos seleccionar diversas plantas que ya existen, para que produzcan más de este corcho y, en particular, más corcho en las raíces?”. 

Noel sostiene un frasco que contiene corcho molido y otro con un líquido café, una especie de extracto de suberina. Una de sus primeras tareas era analizar las propiedades químicas del polímero.

En el otoño pasado, el equipo, liderado por Law, hizo un descubrimiento clave encontrando un gen que podía incrementar dramáticamente el contenido de suberina en las raíces. “Ahora no solo podemos seleccionar varias plantas que pueden enterrar carbono en el suelo, también le permite sobrevivir con menos o más agua”, dice Noel, explicando que la suberina ayuda a las plantas a ser más resistentes a las sequías e inundaciones.

Raíces profundas

Aunque el profesor Noel la hace sonar como una molécula maravilla, la suberina no es el único enfoque que el equipo está probando. Desarrollar plantas que tengan raíces más profundas y gigantescas –las que no se degradarían tanto– también ha sido una misión central. En los meses recientes, el equipo ha identificado con éxito genes en la Arabidopsis que pueden hacer las tres cosas: desencadenar un sistema de raíces profundas, incrementar la masa de las raíces y desarrollar más corcho en las raíces.

La tarea ahora es ver si es que esos genes trabajan de la misma forma en otras plantas. Los experimentos de campo comenzarán a finales de este año para examinar por cuánto tiempo permanece la suberina en la tierra. El grupo dice que un prototipo de la Planta Ideal podría ser producido dentro de cinco años y un despliegue a gran escala podría ocurrir dentro de una década.

En términos generales, existen tres formas para extraer el dióxido de carbono del aire. Una es aumentar los sumideros de carbono naturales de la tierra: plantando más bosques o restaurando los lechos de praderas marinas. Los métodos naturales para eliminar el carbono también incluyen la captura y almacenamiento de carbono en suelos, como con la Planta Ideal o al usar diferentes prácticas agrícolas como la siembra directa, que puede ayudar a la tierra a almacenar más carbono.

“Estamos muy interesados en el carbono del suelo porque durante el curso de la historia humana reciente, hemos perdido el equivalente a 450 mil millones de toneladas de dióxido de carbono desde los suelos agrícolas”, dice Roger Aines, jefe de investigación en emisiones negativas del Lawrence Livermore National Laboratory en California.

El recuperar esta pérdida de carbono puede hacer a los suelos agrícolas más productivos, señala. Los dos primeros metros del suelo de la Tierra ya almacenan más de tres veces el carbono que está en la atmósfera, según un artículo reciente publicado en la revista Nature Sustainability, y tienen el potencial de guardar aún más.

Un segundo enfoque es usar máquinas para succionar el dióxido de carbono del aire, lo que es conocido como captura directa del aire. Esto es difícil porque el CO2 no está muy concentrado en la atmósfera –es solo 0,04% del aire que respiramos– y se requiere un montón de energía y químicos para extraerlo.

Varios startups están trabajando en formas de hacer esto más barato, incluyendo un grupo respaldado por Bill Gates, Carbon Engineering, y un emprendimiento localizado en Zúrich llamado Climeworks. Pero ninguno ha encontrado una solución todavía.

El tercer método es capturar las emisiones de dióxido de carbono desde sus fuentes, por ejemplo, en la chimenea de una planta energética, y luego inyectarlo bajo tierra. La ventaja es que el CO2 está más concentrado ahí, pero el proceso aún requiere mucha energía y espacio.

Cerca de 18 instalaciones de captura y almacenamiento de carbono operan hoy en día alrededor del mundo, pero la tecnología todavía es muy cara para desplegarla a gran escala. Compañías petroleras y eléctricas han presionado para que se realice más investigación sobre este enfoque, usualmente llamado captura y almacenamiento de carbono, y Estados Unidos aprobó recientemente un crédito fiscal para alentar a las empresas a inyectar CO2 bajo tierra.

Filantropía verde

Los enfoques para la eliminación del dióxido de carbono basados en la naturaleza son más simples y mejor comprendidos que muchos de los métodos basados en tecnología, lo que lleva a varios investigadores a argumentar que deben ser implementados primero.

Diversos multimillonarios han adoptado la eliminación del dióxido de carbono como una especie de proyecto favorito, pero aún no ha recibido financiamiento estatal significativo. Richard Branson lanzó en 2007 un concurso global de 25 millones de dólares para tecnología de eliminación de carbono. Pero incluso después de más de una década, no se ha encontrado ninguna solución.

Dentro de otros patrocinadores de la eliminación del dióxido de carbono están Jeremy Graham y una variedad de fundaciones americanas, incluyendo la Fundación Hewlett y la Fundación Packard.

Otros filántropos ven con desconfianza la habilidad humana para reducir las emisiones de carbono. “La mayoría de la gente dice que la solución al problema es lograr que los humanos reduzcan sus emisiones en un 50%, en un momento en que la población mundial se expandirá y en que los ingresos aumentarán”, dice Newman, el patrocinador de la Planta Ideal.

Para compañías de combustibles fósiles, encontrar un gran avance en las iniciativas de eliminación de carbono les facilitaría mucho más continuar con sus modelos de negocios actuales, mientras al mismo tiempo reducen sus emisiones. Chevron invirtió recientemente en Carbon Engineering, uno de los emprendimientos que trabajan en la captura directa del aire.

De vuelta en el Salk Institute, donde el sol de California atraviesa el patio central y un parapente flota ocasionalmente en la brisa del océano, el grupo Salk está enfocado en comenzar con los experimentos de campo, y encontrar una manera de incorporar los atributos de la Planta Ideal en la mayor cantidad de plantas posibles.

El profesor asistente Wolfgang Busch, y uno de los líderes del proyecto que estudia los sistemas de raíces profundas, dice: “Nos dimos cuenta, a través de nuestros cálculos, de que la forma de lograr el mayor impacto para la Planta Ideal es enfocándonos en las plantas de cultivo, para aprovechar este esfuerzo agrícola mundial gigantesco”. Esto incluye soya, maíz, trigo, algodón, arroz, canola y diversos cultivos de cobertura no comestibles que ayudan a la salud de la tierra. “Debemos centrarnos en aquellos con la mayor extensión”, explica Busch.

Si bien la introducción a gran escala del cultivo especialmente diseñado podría tener consecuencias involuntarias o ser controversial –basta con presenciar los amargos debates sobre el maíz genéticamente modificado–, el equipo de Salk cree que vale la pena intentarlo. El laboratorio de Busch encontró un gen que puede hacer que la Arabidopsis crezca en raíces más profundas.

Como sea que se produzca, la Planta Ideal tendría que ser plantada a una escala muy, muy grande –a lo largo de millones de hectáreas– para que tenga el efecto deseado. Si la mitad del total de la superficie de los mayores seis cultivos tuviera las cualidades de la Planta Ideal, esto podría capturar cerca de un quinto de las emisiones de dióxido de carbono hechas por el humano anualmente, estima Busch.

Un número creciente de defensores climáticos creen que para limitar el calentamiento global a 2 °C, se necesitará una combinación entre soluciones basadas en la tecnología y otras basadas en la naturaleza. Roger Aines señala que esto significaría eliminar cerca de 10 mil millones de toneladas de dióxido de carbono anualmente para mediados del siglo, utilizando estimaciones promedio. Eso es equivalente a todas las emisiones anuales de China.

“No podemos asumir que una sola solución es suficientemente buena”, dice. “Tenemos que preparar a todas las herramientas para que estén listas, y la escala del problema es inimaginable”, agrega Aines.