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Biocaptadores de CO2: Guadua angustifolia Kunth como recurso natural estratégico.


Las técnicas de micropropagación de la Guadua angustifolia Kunth, son una alternativa que provee de material vegetal de alta calidad y abundancia, dado que la baja capacidad de germinación de las semillas, sumada a que la propagación tradicional puede ocasionar deterioros fitosanitarios en la plantación y las técnicas de micropropagación, altos costos y baja eficiencia, hacen que se destaque la propagación asexual como alternativa de multiplicación. La guadua representa un recurso natural estratégico en medidas de mitigación del cambio climático por su rápido crecimiento, y su uso se ha centrado en sectores como la bioconstrucción por sus atractivas características físicas, mecánicas y ambientales. Esto ha ocasionado una presión en los guaduales naturales, donde su explotación en muchas ocasiones no es sostenible. Las técnicas de micropropagación representan una oportunidad de multiplicación eficiente para restaurar bosques naturales de guadua, disminuyendo la presión en los ecosistemas y favoreciendo la captura de carbono, si en la técnica in vitro se cuidan factores como el medio, la nutrición mineral, la fuente de carbono, los reguladores de crecimiento, agente gelificantes, la luz, temperatura y el gas. En el presente documento se hace una revisión de la técnica de micropropagación de guadua, principios, técnicas para explantes libres de patógenos, e información necesaria para plantear protocolos de cultivo para la multiplicación de la guadua y su potencial reforestación, para estrategias de cultivo y explotación sostenibles.


Yulian Sepúlveda Casadiego

yulian.casadiego@unad.edu.co

Sara Daniela Sarmiento Correa

sara.sarmiento@unad.edu.co

Centro de Investigación en Agricultura y Biotecnología (CIAB) Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD) – Colombia

Es alta la importancia y valor de la guadua para la mitigación del cambio climático, debido a su capacidad de captación y fijación de carbono alineado a su rápido crecimiento, teniendo así un amplio potencial en diversos sectores, de aquí la importancia de promover los proyectos de investigación aplicados en torno a su manejo. En Colombia debido a las propiedades físicas y mecánicas de la guadua, su rol ambiental, cultural y económico, se ha posicionado cada vez con más fuerza, más sin embargo esto ha fomentado una presión en los guaduales naturales, afectando a las especies y organismos asociados a la guadua (Cruz, 2009 citado por Gonzaga Gutiérrez et al., 2016), siendo necesaria la investigación y aplicación de métodos de cultivo y plantaciones para disminuir la presión en los ecosistemas naturales, facilitando una cadena de suministro con sis- temas de propagación eficientes para un uso sostenible de la biomasa (Ornellas et al., 2019).

Las emisiones de gases de efecto invernadero GEI, como precursoras del actual cambio climático antrópico, han aumentado un promedio de 1,4% por año desde el 2010 incluyendo las emisiones por el cambio en el uso del suelo LUC (por sus siglas en inglés), siendo las más variables, se incrementó un 2,6% en 2019 debido particularmente a incendios forestales en Asia y Amazonía, ese mismo año se registró el récord en emisiones en 52,4GtCO2 sin LUC y 59,1GtCO2 teniendo en cuenta estas emisiones (United Nations, 2020). Las emisiones de GEI globales siguen en una tendencia positiva de aumento, acorde a la Agenda 2030 acordada en 2015 en el Acuerdo de París, establece que dichas emisiones deben estabilizarse y disminuir para lograr un incremento de temperatura muy por debajo de los 2 grados centígrados en comparación a las cifras pre industrialización.

Para aportar a la discusión y análisis de la importancia de los bosques en emisiones de CO2 evitadas, una importante herramienta es estimar la biomasa, para así estimar la cantidad de carbono capturado en la planta y en el suelo. La naturaleza es nuestra aliada, equilibra las emisiones en su ejercicio natural de existencia. Varias organizaciones, incluida la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza – UICN, han desarrollado una serie de enfoques avalados científicamente, que se basan en las soluciones basadas en la naturaleza, incluida la restauración del paisaje forestal, la adaptación basada en los ecosistemas, y la reducción del riesgo de desastres ecológicos que se han aplicado ampliamente en todo el mundo. El estándar global de soluciones basadas en la naturaleza, por primera vez, proporciona un marco común para garantizar la coherencia y las mejores prácticas entre estos enfoques. Las soluciones basadas en la naturaleza acorde a la UICN (2020) buscan proteger, gestionar y restaurar de manera sostenible los ecosistemas naturales y modificados, para que se aborden desafíos y retos como el cambio climático, la degradación de la tierra y la pérdida de biodiversidad.

En Colombia una de las entidades destacadas en el monitoreo del carbono es el Sistema de Información Ambiental de Colombia – SIAC, la cual establece que el promedio nacional de carbono almacenado en la biomasa aérea de los bosques naturales en el país es de 104,05 Mg C/ha, entendiéndose como bosque natural la tierra ocupada por principalmente árboles en donde pueden hacer presencia arbustos, palmas, guaduas, hierbas y lianas, predominando la cobertura arbórea con una densidad mínima de dosel de 30% a una altura mínima de 5 metros. El SIAC estima que las reservas de carbono ascienden a 6,1 Pg C que equivalen a 22,46 Pg CO2 que no han sido emitidos a la atmósfera. Según la FAO, la reducción de las emisiones debidas a la deforestación y la degradación de los bosques (REDD+), además de la gestión sostenible de los mismos y de la conservación y mejora de las reservas de car- bono, constituye una parte fundamental de los esfuerzos globales por mitigar el cambio climático. Acorde a la UICN, es importante considerar las múltiples funciones y valores de los bosques, para hacer frente a los riesgos de deforestación, promoviendo herramientas de conservación de la biodiversidad con enfoque de desarrollo sostenible. Para reducir los impactos del cambio climático que se producen por la deforestación y degradación de los bosques, acorde al Ministerio de Ambiente, Colombia está iniciando la formulación de una Estrategia Nacional de Reducción de Emisiones por Deforestación y Degradación Forestal REDD+.

La Organización Internacional del Bambú y el Ratán – INBAR, establece que Colombia es el segundo país con mayor diversidad de bambú en América, con 20 géneros y 115 especies de bambú, de las cuales 26 son endémicas, y tan sólo la guadua cubre un área aproximada de 51.500 Ha. INBAR igualmente determina que en Putumayo, Caquetá, Meta y Guaviare existen las más altas tasas de deforestación en el país. El bambú y puntualmente la guadua, son un recurso natural estratégico cuyos proyectos representan la convergencia entre la economía, el medio ambiente y la sociedad, con bienestar, viabilidad y equidad, dando cabida a un desarrollo sostenible y sustentable. Teniendo en cuenta la revisión realizada por Sarmiento Correa y Sepúlveda Casadiego (2021), estas 51,500 Ha (sin conocer el dato de la densidad de culmos por hectárea) que cubre la guadua en el territorio nacional, almacenan potencialmente entre 3,9 y 6,5 Mt de carbono.

Reproducción de la guadua

En general, los largos intervalos de florecimiento, la poca disponibilidad de material vegetal, la poca disponibilidad de propágalos y los bajos porcentajes de enraizamiento afectan la propagación tradicional y masiva de los bambúes (García-Ramírez et al., 2011). La guadua angustifolia forma semillas con baja capacidad de germinación, por lo que este método de re- producción sexual se dificulta y por ende no es muy utilizado (Gonzaga Gutiérrez et al., 2016; PERUBAMBÚ, 2013). De igual manera, la propagación tradicional de la guadua angustifolia puede ocasionar un deterioro fitosanitario en la plantación debido a los daños mecánicos posibles, además las técnicas de macropropagación pueden presentar baja eficiencia, altos costos y problemas de logística y estacionalidad (Ornellas et al., 2019). Por ende la propagación asexual se destaca como alternativa de multiplicación, principalmente la micropropagación (López, 2012), la cual se realiza en microambientes con condiciones controladas y asépticas con los requisitos químicos y físicos necesarios para el crecimiento de una planta, células, tejidos u órganos (Gupta et al., 2020).

Micropropagación de guadua

Las técnicas de propagación in vitro son una alternativa que provee de material vegetal de alta calidad y abundancia (Gonzaga Gutiérrez et al., 2016) en tiempo corto, espacios reducidos y a bajo costo (Gupta et al., 2020). Para la conservación y restauración de acervo genético de especies vegetales raras y en peligro

de extinción, se utilizan colecciones de fuentes biológicas, que incluyen métodos de cultivo in vitro como técnicas de micropropagación, en conjunto con bases de datos especializadas con la descripción completa de las especies, para fines científicos, educativos, y complemento a los métodos clásico de conservación y preservación (Chokheli et al., 2020).

Las técnicas de cultivo de tejidos para la propagación de bambúes a través de la organogénesis se lleva a cabo mediante el empleo de yemas axilares, segmentos nodales y semillas, y la embriogénesis somática a partir de inflorescencias inmaduras, hojas, semillas, anteras y segmentos nodales, representan medios rápidos y confiables (García-Ramírez et al., 2011). Puntualmente la propagación asexual de la guadua es ampliamente utilizada principalmente a partir de secciones de tallo en donde se utilizan segmentos con dos o más nudos de 8 a 10 cm de diámetro, por esquejes de riendas laterales o ramas basales cortándose segmentos de 5 a 15 cm de largo con yemas activas, por rizomas extrayéndolos de la planta madre, y por plántulas que provengan de un rizoma activado entre el primer y segundo mes, entendiendo que estas plántulas pueden producir hijuelos, éstas se siembran en bancos de propagación para su proceso de multiplicación y generación de rebrotes (PERUBAMBÚ, 2013). En este sentido, el cuerpo de la planta se puede diseccionar en parte más pequeñas conocidas como explantes, con el potencial de desarrollar una planta completa; cuando los explantes dan lugar a una masa de células desorganizadas en crecimiento y división, se denomina callo, general- mente en medios con auxina y citoquinina (Gupta et al., 2020).

El cultivo de tejidos vegetales a través de la micropropagación, tendrá éxito si se cuidan factores críticos como son la composición del medio de cultivo, entorno del cultivo, genotipos, entre otros (Gupta et al., 2020). Las principales tres fases de la micropropagación in vi- tro son el establecimiento aséptico del cultivo, su multiplicación, y seguidamente el enraiza- miento y preparación del inóculo para trasplantar en el terreno dispuesto (Oblitas Pinedo, 2019). Los principales factores que afectan la propagación in vitro son el medio, la nutrición mineral, la fuente de carbono, los reguladores de crecimiento y agente gelificantes, en cuanto al ambiente físico los factores que inciden son la luz, temperatura y gas (Gupta et al., 2020). En la micropropagación vegetal se puede pre- sentar contaminación por hongos y bacterias, siendo limitantes para el cultivo debido a las pérdidas del material y económicas en el tiempo; la contaminación en el proceso de establecimiento in vitro de Guadua angustifolia Kunth se da principalmente por hongos en las etapas de establecimiento, y bacterias en todas las fases in vitro (López, 2012). Esto hace necesario el proceso de desinfección de los explantes a manera preventiva de contaminación (Casanova Alvino et al., 2019).

Al cultivar micro-esquejes de ramas laterales en medios de cultivo enriquecidos, las yemas axilares activan el desarrollo de meristemas intercalares con raíces que emergen de sus nodos basales, el rizoma se forma al instante, convirtiéndose así en la micropropagación de G. angustifolia (Gonzaga Gutiérrez et al., 2016).

Existen diversos tipos de técnicas de micro- propagación expuestos por Gupta et al. (2020), dentro de los cuales están el cultivo de meristemas apicales, cultivo de yemas axilares, cultivo de callos, cultivo de protoplastos, cultivo de microesporas y anteras, entre otras, con diversas propiedades, ventajas y desventajas en productividad, inversión, tiempo y riesgos de contaminación.

Para el establecimiento aséptico, Casanova Al- vino et al. (2019) lograron buenos resultados para explantes libres de patógenos, para su desarrollo en un medio de multiplicación, con un tratamiento basado en la limpieza con hipo- clorito de sodio al 2,5% por 10 minutos y una segunda con hipoclorito al 1,5% por tres minutos, desinfección realizada dentro de cámara de flujo laminar. López (2012) logró disminuir la presencia de hongos en el cultivo usando oxicloruro de cobre de 0,1% por una hora en segmentos nodales con primordio de yema y Agrodyne al 1% por una hora como predesinfección, sin mezclar ambos compuestos.

En la investigación por Casanova Alvino et al. (2019), el medio de cultivo más adecuado para la guadua weberbaueri fue el MS, en cuanto al desarrollo de brotes fue el medio MS con adición de 2mg/l de bencilaminopurina. Por otro lado, acorde a Gonzaga Gutiérrez et al. (2016), la micropropagación por contenedor de inmersión temporal automático –RITA (por sus siglas en francés) con cuatro ciclos de inmersión de dos minutos por día obtuvo mejores resultados que la micropropagación en medio semisólido MS suplementado con citoquinina 6-bencila- minopurina (BAP), con un índice de multiplicación de 2.7 brotes por yemas axilares y mayor crecimiento del rizoma. Estas citoquininas como la BAP, estimulan la producción de mayor cantidad de tallos, más cada genotipo tiene diferentes respuestas a esta citoquinina, por lo cual se deben hacer pruebas con rangos de concentraciones hasta determinar los menores efectos secundarios no deseados (Ornellas et al., 2019).

En este sentido, se plantea que en un Labora- torio de Cultivo Vegetal, se puede hacer micro- propagación de guadua con control y monitoreo remoto, cuidando a los explantes de patógenos, para resultados eficientes y de calidad, y así posteriormente hacer trasplante para reforestación en áreas de guaduales degradadas, y plantear una estrategia de explotación sostenible de la guadua para bioconstrucción, aprovechando el ciclo de vida de la guadua para su captura de carbono, el cual posterior a su cosecha se mantendrá en la estructura, generando un ciclo de aprovechamiento alineado a la Agenda 2030.

Bioconstrucción con guadua

Existe un desequilibrio entre el ser humano, el hábitat y la naturaleza, potencializado por el modo de vida humano, frente a esto se han realizado mejoras en las características técnicas de los materiales constructivos, poniendo especial atención en su inocuidad ambiental y cualidades biológicas (Rubio Picazo, 2019). En este sentido en la sociedad actual se ha incrementado la sensibilización y respeto por el medio ambiente de las viviendas y el bienestar de sus ocupantes, por lo cual es importante el uso de materiales de construcción de la región, sin que se favorezca la explotación abusiva (Yahyane, 2019).

La construcción sostenible respeta al medio ambiente utilizando materiales de bajo impacto ambiental para la construcción con una gestión adecuada de los recursos naturales (Yahyane, 2019). Esto ha implicado investigación en torno a las propiedades físicas, químicas y mecánicas de materiales disponibles en la naturaleza que se han usado de manera tradicional, así como nuevas estructuras y organización de estos materiales, y su aporte a edificaciones bioclimáticas. Además, dado que en las construcciones de viviendas se utilizan materiales naturales, no se presentan grados de toxicidad, siendo seguras, confortables y agradables lo cual genera confianza en quienes las habitan (Zuluaga Mesa, 2020).

La familia del bambú se utiliza de múltiples formas en la construcción, desde cortes a medida, hasta su mecanización en bloques laminados (Rubio Picazo, 2019). Yahyane (2019) describe distintos modos de uso del bambú en la construcción (en la categoría de material natural leñoso), como estructura está su uso en entramado estructural de pared baharenque, muro de barro embutido, muro de quincha y muros con bastones apilados, se utiliza además como fachada, como techo, como solado, en acabados, y demás. La familia del bambú es atractiva debido a su estructura fibrosa y el aire atrapado, que le otorgan excelentes propiedades térmicas e higroscópicas, más posee baja resistencia al corte (Hidalgo López, 2003), además de ser reciclable y reutilizable. Las estructuras de guadua para viviendas son flexibles, económicas, ligeras, con características de sismo resistencia y amigables con el medio ambiente, dado que previenen la erosión del suelo y deterioro del mismo (García Valencia et al., 2016). El bambú para construcción se cosecha en estado de madurez entre los 4 y 5 años, se transporta para su preservación para la cual se utiliza solución de bórax y ácido bórico, y posteriormente se realiza el proceso de secado que bien se puede hacer al aire libre, con secadores solares, en un horno o con inyección de aire caliente (Yahyane, 2019).

Cubillos Mahecha (2018), realizó un análisis comparativo entre los factores de riesgo y peligros de exposición en la bioconstrucción con guadua, en comparación con la construcción tradicional, concluyendo que la construcción empleando guadua representa un menor riesgo para las personas que la trabajan, además sin impactos ambientales son mucho menores, garantizando no solo cuidado a los ecosistemas sino que además aporta en la disminución de siniestralidad en el sector de tareas de alto riesgo.

Discusión resultados

Hacer sustentables proyectos sostenibles, el posible haciendo un correcto uso de los recursos naturales sin comprometer a las generaciones futuras, en el caso de la guadua implica hacer jornadas de reforestación tras su cosecha en guaduales, o bien hacer proyectos de plantaciones y reforestación, tenido como pilar uno de los Principios de Daly el cual versa que ningún recurso renovable deberá utilizarse a un ritmo superior al de su generación. Se conoce que la reproducción sexual de la guadua cuenta con ciertas limitaciones naturales, por ende, mantener en constante regeneración es- tos bancos de oportunidades en forma de captación de carbono, es vital. Se habla de biocaptadores, dado que las plantas en su proceso natural de fotosíntesis capturan el carbono, actualmente se han presentado tecnologías para capturar el carbono, y si bien tienen resultados prometedores, utilizar recursos naturales como la guadua, es estratégico debido a que una vez esté en su etapa de madurez se cosecha y se puede usar como material de construcción, evitando de esta manera parcial- mente la emisión de GEI debido al uso de materiales de construcción como el cemento que cuya producción acorde a León-Velez y Guillén-Mena (2020) requiere 3.191,95 MJ de energía y genera 510,57 kgCO2 para la producción de una tonelada. En las actividades de construcción tradicionales, se generan impactos ambientales durante todo el ciclo de vida de la construcción, siendo su fase de uso la de mayor impacto al ambiente (García-Ochoa et al., 2020). La construcción tradicional impacta al medio ambiente en sus fases de extracción y fabricación de materiales, ampliación y demolición, en donde los residuos re- presentan grados de toxicidad para la salud humana y los ecosistemas (García Valencia et al., 2016). La guadua a diferencia de distintos materiales tradicionales de construcción no emite contaminantes, sino que captura carbono, siendo una aliada valiosa en proyectos basados en la sostenibilidad.

La Organización Internacional del Bambú y el Ratán INBAR, iniciaron en 2020 con el proyecto conocido como Bambuzonia, basado en la in- novación y promoción del bambú a través de procesos de investigación-acción para una agricultura resiliente en Colombia, Ecuador y Perú (CEP), en alianza con la Gobernación de Caquetá, Meta, la Universidad Tecnológica de Pereira – UTP y el Fondo Internacional para el Desarrollo Agrícola -FIDA, buscando generar sostenibilidad a nivel ambiental, social, económico e institucional, posicionando al bambú como recurso estratégico en la economía verde, reducción de pobreza principalmente rural y mejora de la gobernanza (INBAR, 2019, 2020). Este proyecto en marcha genera una ruta base sobre la importancia en el manejo e investigación de la guadua, para mitigar el cambio climático y a su vez generar ingresos para las economías locales y nacionales.

El cambio en los usos del suelo ha de dar un giro transicional a su estado inicial, usando so- luciones basadas en la naturaleza para una gestión sostenible de la guadua. Usar en la construcción materiales naturales leñosos como la guadua, requiere que los proceso de cortea sean sostenibles, plantando de manera sincrónica a la cosecha. En proyectos en los cuales se quiera dar una ruta de aprovechamiento a la guadua, por ejemplo, en la bioconstrucción, tras una iniciativa de captación de carbono en su ciclo de crecimiento, es necesario realizar Análisis del Ciclo de Vida (ACV) para cuidar que, en procesos como el transporte, se genere un consumo energético y una generación de emisiones muy bajo. Un equilibrio entre la producción de materiales, su consumo en construcción y/o rehabilitación de edificios, y uso consciente de recursos naturales, caracterizan una edificación sostenible (Zabalza Bribían et al., s. f.).

Conclusiones

La Guadua angustifolia Kunth, por su rápido crecimiento y características físicas y mecánicas la hacen una planta de especial interés para la bioconstrucción, que, junto a su capacidad de captación y fijación, la hacen una especie integral y atractiva como pilar en proyectos que tengan como ruta y meta el desarrollo sostenible que abarque el medio ambiente local, la igualdad social y la economía sostenible. Los problemas con la propagación tradicional, tiene una alternativa de solución muy prometedora con la reproducción asexual en laboratorio, al cuidar los principales factores que afectan la micropropagación de la guadua, hacen de ella una alternativa cuyo resultado es material vegetal de alta calidad y abundancia en tiempo corto, espacios reducidos y a bajo costo, para generar trasplantes y reforestación de guaduales, contrarrestando la presión sobre estos ecosistemas por la explotación insostenible. Este proceso puede monitorearse mediante sistemas de información generando un seguimiento al desarrollo de los explantes, y de esta manera integrar las tecnologías disruptivas de la Industria 4.0 con proyectos que aporten a la Agenda 2030, con la guadua como recurso natural estratégico.

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Yulian Sepúlveda Casadiego es colaborador destacado de Mundo Agropecuario

Este trabajo fue enviado por el autor o autores para Mundo Agropecuario, en caso que se desee reproducir le agradecemos se destaque el nombre del autor o autores y el de Mundo Agropecuario, redireccionando hacia el artículo original.



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