El desafío de satisfacer la demanda mundial de alimentos de manera sostenible

El aumento de la población mundial exige una producción de cultivos cada vez mayor. Sin embargo, los fertilizantes requeridos para satisfacer tal demanda conllevan un impacto ambiental a diferentes niveles, desde el empleo de materias primas finitas y el uso de la minería a procesos de fabricación poco sostenibles, pasando por la obtención de productos poco eficaces que aumentan la contaminación medioambiental.

Durante décadas, la filosofía agrícola se ha sostenido en el exceso de aportes nutritivos al campo. Como gran parte de los nutrientes se pierden por el camino, se hace necesario añadir un extra importante para satisfacer las demandas del cultivo. Esto ha generado, más allá de sobrecostes, una huella ambiental considerable, tanto en el aire como en las aguas y el suelo, haciendo a este último cada vez menos fértil. 

Hacia una estrategia sostenible

En este contexto, en el Grupo de Biología y Química Agrícola (BACH) del Instituto BIOMA de la Universidad de Navarra llevamos a cabo investigaciones para optimizar los recursos naturales, tanto del suelo como de los cultivos, y desarrollar estrategias alternativas más eficaces y sostenibles con el menor impacto medioambiental.

Para abordar cualquier problema hay dos enfoques: el que parte de uno mismo y el que nace de la realidad observada. La historia de la ciencia nos enseña que los planteamientos que brotan de las teorías e hipótesis de la mente humana tratando de imponer ese modelo sobre la realidad desembocan en paradigmas erróneos.

Por eso, en nuestras investigaciones tratamos de poner en práctica el segundo enfoque, basado en la observación de la realidad. Antes de nada, buscamos estudiar a fondo las estrategias de las plantas para absorber y utilizar los nutrientes. De la misma manera, profundizamos en la bioquímica que se da en el suelo. Partimos así de un acercamiento no invasivo a la realidad para aprender de ella y desde ahí diseñar soluciones.

Del estudio al producto final

Investigamos y profundizamos en el conocimiento del sistema suelo-planta a todos los niveles: ionómico, metabolómico, microbiológico y genómico.

El estudio de las plantas nos muestra que estas liberan unos ácidos orgánicos por las raíces cuando necesitan nutrientes. Igualmente, nos revela que cuando tienen que poner en marcha estos mecanismos de toma de alimento, aprovechan y exprimen mucho más los nutrientes absorbidos.

Por su parte, el estudio del suelo desvela la existencia de una materia orgánica especial llamada ácido húmico con unas propiedades bioestimulantes interesantes para las plantas, al igual que la presencia de microorganismos del suelo que pueden asociarse simbióticamente a la planta para mejorar su crecimiento.

De esta manera, en nuestra investigación hemos diseñado formulaciones como las siguientes:

Bioestimulantes basados en ácidos húmicos para mejorar la producción agrícola.

Fertilizantes con ácidos húmicos que se liberan solo cuando las plantas liberan los ácidos orgánicos. Es decir, fertilizantes que no se pierden por el camino (no contaminan) y se toman solo cuando la planta los necesita.

Fertilizantes con esa misma dinámica de solubilidad, pero partiendo de subproductos, en sintonía con estrategias circulares. Un ejemplo es el uso fertilizante del mineral estruvita generada en las estaciones de agua residuales. 

Aplicaciones microbiológicas, como ciertos hongos que habitan en las raíces y que estimulan el desarrollo de la planta, especialmente en situaciones de estrés. 

Por último, en aras de mejorar todo el proceso de fabricación y uso de los fertilizantes para minimizar su impacto, hemos desarrollado:

Un descontaminante que elimina productos orgánicos e inorgánicos in situ en el suelo de manera irreversible. Para ello, usamos estrategias circulares incluyendo en el descontaminante subproductos de la obtención de óxido de magnesio –con aplicación en alimentación animal y agricultura– a partir de magnesitas.

Un método de fabricación de fertilizantes sin medios acuosos y con mayores rendimientos, por mecanoactivación. Mediante este sistema se mezclan los reactivos sólidos en un molino con bolas cuyo rozamiento genera el calor necesario para que se dé la reacción.

Un diseño de suelos artificiales usando subproductos para rellenar y restaurar el monte de la actividad minera. Para ello se mezclan compost, subproductos de minería y arena para simular la textura y el contenido orgánico del suelo.

Leer más: Cómo eliminar el lindano, un plaguicida prohibido que persiste en los suelos. 

Podemos resumir las líneas de nuestra filosofía investigadora en un acercamiento respetuoso a lo estudiado –desde la contemplación de los recursos naturales del medio– para, mediante la profundización interdisciplinar a diferentes niveles de estudio, considerar los impactos de todo el proceso y, desde ahí, aterrizar en la aplicación práctica viable y sostenible.

El futuro de los fertilizantes descansa sobre un diseño y una aplicación menor, más eficaz y sostenible. Y para ello, hace falta investigación profunda y de calidad que proporcione soluciones para lograrlo.