La biomasa morada es un buen fertilizante para los cultivos

El aumento de la producción agrícola utilizando fertilizantes ricos en nitrógeno es una práctica común que se espera que aumente en las próximas décadas a medida que aumente la demanda mundial de alimentos. Mientras esto sucede, también se espera que aumenten los efectos secundarios ecológicamente dañinos del uso excesivo de fertilizantes nitrogenados inorgánicos comunes, incluidas importantes emisiones de gases de efecto invernadero, aguas subterráneas contaminadas y suelos de mala calidad. Por otro lado, los fertilizantes orgánicos como el compost y el estiércol tienen mucho menos nitrógeno, por lo que deben usarse en mayores cantidades para lograr el mismo efecto en el crecimiento de las plantas. Esto conduce a un suelo excesivamente salado, que es tóxico y dificulta el crecimiento de las plantas, así como a más subproductos a largo plazo de dióxido de carbono y óxido nitroso.

Espinaca mostaza japonesa cultivada en dos fertilizantes nitrogenados inorgánicos (C1 y C2) y fertilizante de biomasa en 1, 2 y 4 veces la cantidad de nitrógeno.

El equipo de investigación de biomacromoléculas de RIKEN CSRS ha estado buscando una fuente natural de nitrógeno que pueda reemplazar los fertilizantes sintéticos a base de amoníaco y ayudar a prevenir una crisis futura. Se sabe que las bacterias moradas sin azufre (PNSB) tienen enzimas que les ayudan a tomar nitrógeno de la atmósfera e incorporarlo a las proteínas, pero hasta ahora nadie ha probado su eficacia como fertilizantes. Para crear un fertilizante PNSB para el nuevo estudio, el equipo dividió el PNSB R. sulfidophilum y generó biomasa seca a partir del material celular liberado. El análisis mostró que el contenido de nitrógeno del fertilizante PNSB era del 11% en peso, mucho mayor que el que se encuentra en otros fertilizantes orgánicos, incluida la biomasa elaborada a partir de otros microbios o microalgas.

Los investigadores compararon las espinacas mostaza japonesas komatsuna ( Brassica rapa var. perviridis) creció con la ayuda de fertilizantes inorgánicos o del nuevo fertilizante de biomasa PNSB. El primer hallazgo importante fue que las espinacas mostaza podían absorber nitrógeno de la biomasa seca. Experimentos adicionales demostraron que el fertilizante de biomasa mejoraba el crecimiento de las plantas tanto como lo hacían los fertilizantes inorgánicos ricos en nitrógeno, tanto en temperaturas frías como calientes. Además, incluso cuando el fertilizante de biomasa contenía hasta cuatro veces la cantidad de nitrógeno, el pH y la salinidad del suelo se mantuvieron normales, similar al suelo fertilizado sin nitrógeno.

Las plantas se cultivaron a 15°C – 25°C (Frío, a, c, e, g) o 22-32°C (Cálido, b, d, f, h). Los tratamientos con fertilizantes fueron: sin fertilizante (NF), sin control de N (NC), controles con fertilizante mineral (C1 y C2) y tratamientos con PB (PB1, PB2 y PB4), donde 1, 2 y 4 representan una cantidad agregada de fertilizante correspondiente a la cantidad de N en C1.

El fertilizante de biomasa PNSB tiene una baja proporción de carbono a nitrógeno y el nitrógeno se libera para uso de las plantas con relativa lentitud en comparación con los fertilizantes inorgánicos: alrededor del 60% en 30 días. Aunque esto significa que se necesitará el doble de fertilizante de biomasa para un crecimiento similar de los cultivos, la gran ventaja es que las emisiones de dióxido de carbono y óxido nitroso serán menores y se descargará menos nitrógeno al medio ambiente a través de la lixiviación. «A largo plazo, esto podría revolucionar la agricultura y reducir su impacto negativo sobre el medio ambiente», afirma Morey-Yagi, uno de los principales autores del estudio.

Aunque los experimentos básicos muestran la eficacia del fertilizante de biomasa, los autores subrayan que los resultados son preliminares y que eventualmente será necesario tener en cuenta otros factores. Como explica Numata, «una evaluación del ciclo de vida de este fertilizante será esencial para evaluar su huella ambiental en la producción, almacenamiento, aplicación, transporte y eliminación». Además, se debe considerar cómo aumentar el proceso de producción de biomasa y también se debe establecer la vida útil.

Los investigadores son optimistas en cuanto a que se superarán estos desafíos y que su descubrimiento ayudará a que los fertilizantes sean más ecológicos y también ayudará a prevenir futuros problemas con la distribución de la cadena de suministro de fertilizantes inorgánicos. Debido a que el fertilizante de biomasa se produce utilizando dióxido de carbono y nitrógeno del aire, lo llamaron Air Fertilizer® y lo registraron para su uso como fertilizante orgánico en Japón como un producto comercializado por Symbiobe Inc.