La ciencia avanza para cerrar brechas críticas en la producción de cultivos para combustibles sostenibles

Redacción Mundo Agropecuario

El crecimiento de la industria de los biocombustibles avanzados depende, cada vez más, de la capacidad de producir cultivos energéticos de manera eficiente, rentable y ambientalmente sostenible. Según investigaciones recientes divulgadas por Phys.org, alcanzar los ambiciosos objetivos del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) para incrementar la disponibilidad de combustibles de aviación sostenibles (SAF) exige multiplicar la producción de cultivos dedicados especialmente a este fin. Aunque en los últimos años se han registrado avances significativos, persisten importantes lagunas de conocimiento que obstaculizan el progreso de esta cadena productiva.

Los investigadores señalan que comprender mejor la nutrición, el manejo y las estrategias de cosecha de cultivos como el panicum virgatum (switchgrass), la miscanthus o especies similares es esencial para convertirlos en una opción viable a gran escala. Estas plantas presentan características robustas y eficientes en el uso de recursos, pero su rendimiento y su contenido energético aún dependen de múltiples factores ambientales y de manejo que están siendo objeto de estudio.

La necesidad de aumentar la producción de cultivos energéticos

El DOE ha establecido metas ambiciosas para sustituir parte del combustible de aviación convencional por versiones más limpias, derivadas de biomasa agrícola. Para lograrlo, será indispensable expandir significativamente las áreas de cultivo destinadas a producir biomasa lignocelulósica. Sin embargo, el desafío no es únicamente de superficie. Se trata de garantizar que estos cultivos puedan crecer de manera estable, con bajos requerimientos de insumos y con rendimientos suficientes para hacer competitiva la conversión industrial.

Los científicos explican que, aunque se ha avanzado en comprender cómo se producen y procesan estos cultivos, todavía queda mucho por aprender respecto a las interacciones entre estrategias de cosecha, estado nutricional del suelo y calidad de la biomasa. Uno de los puntos críticos es que, durante la cosecha, las decisiones de manejo pueden afectar no solo la cantidad de biomasa obtenida, sino también la eficiencia con la que la planta moviliza nutrientes hacia el suelo o los retiene en los tallos.

En otras palabras, una cosecha mal planificada puede reducir la sostenibilidad del sistema productivo al obligar al agricultor a aplicar más fertilizantes o al disminuir la capacidad regenerativa del cultivo perenne.

Cómo los cultivos movilizan y reutilizan nutrientes antes de la cosecha

Gran parte del interés de la comunidad científica se centra en entender cómo las plantas energéticas trasladan nutrientes como nitrógeno, fósforo o potasio desde las hojas hacia las raíces conforme se aproxima el final de la temporada. Este proceso, conocido como remobilización de nutrientes, permite que la planta reserve recursos valiosos para rebrotar en la siguiente campaña.

Los estudios más recientes muestran que esta movilización puede variar enormemente entre especies, variedades e incluso entre ambientes de cultivo. Comprender estos patrones es clave para definir la fecha ideal de cosecha: si se corta demasiado temprano, la planta no habrá recuperado nutrientes suficientes; si se corta demasiado tarde, la biomasa puede perder calidad o volverse más difícil de procesar.

Aquí aparece otra brecha crítica: los científicos advierten que no existe un modelo universal para predecir cómo se comporta cada cultivo energético frente a su entorno. Factores como temperatura, fotoperiodo o disponibilidad de agua modifican la velocidad de senescencia y, por tanto, la eficiencia en el retorno de nutrientes.

Estrategias de nutrición del suelo orientadas a la sostenibilidad

Además de la fisiología de la planta, los expertos subrayan el rol esencial del manejo del suelo. Muchos cultivos energéticos están diseñados para desarrollarse en terrenos marginales, pero incluso en estas condiciones requieren niveles mínimos de nutrición equilibrada para funcionar como sistemas perennes de alta productividad.

El estudio apunta a que una fertilización excesiva no solo es costosa, sino contraproducente: puede disminuir la eficiencia del uso de nutrientes, aumentar la contaminación y alterar la calidad de la biomasa destinada a la producción de combustibles. Por el contrario, la fertilización moderada, basada en análisis de suelo y en la comprensión de los ciclos internos de nutrientes de la planta, se presenta como una estrategia clave para la sostenibilidad a largo plazo.

El reto es identificar cuánta fertilización suplementaria es necesaria sin comprometer la salud del suelo ni el desempeño energético del cultivo. Para ello, los científicos trabajan en nuevas herramientas que integran datos agronómicos, climáticos y fisiológicos con el fin de predecir necesidades nutricionales más ajustadas a cada región agrícola.

Mejorar la calidad de la biomasa desde el campo

Uno de los objetivos principales de estas investigaciones es optimizar la calidad de la biomasa, dado que el rendimiento industrial del biocombustible avanzado depende de la composición química del material vegetal. La proporción de lignina, celulosa, hemicelulosa y otros componentes puede variar según la época de cosecha, la variedad y el nivel nutricional del cultivo.

Los hallazgos recientes subrayan que el mejoramiento genético, junto con estrategias de manejo específicas, podría incrementar tanto la calidad como la estabilidad del material procesado. En este punto, la ciencia trabaja en identificar rasgos que permitan una degradación más eficiente en las plantas de conversión, reduciendo costos y aumentando los niveles de energía recuperada.

Este enfoque es especialmente valioso en la producción de combustibles para la aviación, donde la eficiencia y la calidad química determinan la competitividad del producto final.

Hacia una visión integrada para potenciar los cultivos energéticos

A pesar de los avances significativos, los científicos coinciden en que aún persisten preguntas fundamentales. ¿Cómo interactúan las decisiones de cosecha con los ciclos fisiológicos de los cultivos? ¿Qué factores determinan la capacidad de una planta para almacenar o liberar nutrientes antes del invierno? ¿Cómo se puede mejorar la calidad de la biomasa sin comprometer la sostenibilidad del suelo?

Responder estas interrogantes será esencial para que los cultivos energéticos contribuyan plenamente a los objetivos del SAF y para que la agricultura pueda integrarse de manera competitiva en la transición energética.

Lo que está claro es que el futuro de estos cultivos dependerá de estrategias más completas y adaptadas a las condiciones reales del campo. Un enfoque que combine manejo agronómico, mejoramiento vegetal, optimización de nutrientes y técnicas de cosecha más eficientes permitirá que estos sistemas perennes se consoliden como una de las piezas más importantes en la producción de energía renovable.

Referencias

• Phys.org. “Uncovering harvest and nutrient strategies to boost energy crops.”
• Documentación científica y referencias citadas por los autores en la publicación original.

Nota editorial:
Este artículo ha sido elaborado con fines divulgativos a partir de información pública y fuentes especializadas, adaptado al enfoque editorial del medio para facilitar su comprensión y contextualización.