Nuevos biorreactores instalados en fincas hortícolas interceptan el drenaje agrícola antes de que los nutrientes alcancen arroyos y ecosistemas marinos
Redactor: Raúl Méndez C.
Editor: Karem Díaz S.
Nuevos biorreactores de astillas de madera instalados en explotaciones hortícolas de la costa norte de Nueva Gales del Sur, Australia, han conseguido eliminar hasta el 99 % del nitrato presente en determinados flujos de drenaje agrícola. El sistema utiliza bacterias naturales para transformar el contaminante antes de que abandone la propiedad y llegue a arroyos o al océano.
La iniciativa reúne a la Universidad Southern Cross, North Coast Local Land Services y la ciudad de Coffs Harbour. Durante seis años, las instituciones han trabajado en diseños capaces de adaptarse al volumen de aguas residuales producido por cada explotación y a las condiciones particulares de la horticultura intensiva.
Una de las instalaciones más recientes opera en una propiedad hortícola de Sandy Beach, cerca del Parque Marino de las Islas Solitarias. En esa zona, la escorrentía rica en nutrientes representa un riesgo para la calidad del agua y para ecosistemas costeros de especial importancia ambiental.
Las bacterias convierten el nitrato en nitrógeno gaseoso
Los biorreactores consisten en estructuras por las que circula el agua procedente del drenaje de la finca. En su interior se colocan astillas de madera que proporcionan carbono y una superficie adecuada para el establecimiento de comunidades bacterianas.
En condiciones con poco oxígeno, las bacterias utilizan el carbono de la madera y el nitrato transportado por el agua. Mediante un proceso de desnitrificación, convierten ese nitrato en nitrógeno gaseoso, una forma que pasa a la atmósfera sin conservar el mismo potencial contaminante en el medio acuático.
La tecnología actúa como una barrera al final del recorrido del agua dentro de la propiedad. En lugar de permitir que el drenaje cargado de fertilizante fluya directamente hacia los cursos naturales, lo conduce primero a través del material orgánico.
El principio ya se utiliza en otras regiones agrícolas. Los biorreactores para controlar la escorrentía de nutrientes pueden instalarse en zanjas llenas de astillas y ocupar una superficie menor que algunos humedales construidos.
El exceso de fertilizante amenaza las aguas costeras
El nitrógeno es un nutriente esencial para los cultivos, pero la fracción que las plantas no absorben puede desplazarse con el agua de riego o las lluvias. En forma de nitrato, presenta una alta movilidad y puede alcanzar drenajes, aguas subterráneas, arroyos y estuarios.
La Universidad Southern Cross encontró que el drenaje de algunos sistemas intensivos podía contener concentraciones de nitrato miles de veces superiores a las directrices de calidad del agua. Los valores más elevados aparecen cuando la fertilización y el riego no se ajustan correctamente a la demanda del cultivo.
Cuando grandes cantidades de nitrógeno y otros nutrientes llegan a masas de agua con poca renovación, pueden favorecer proliferaciones de algas. La descomposición posterior consume oxígeno y puede provocar mortalidad de peces, pérdida de biodiversidad y deterioro de los hábitats acuáticos.
La fertilización excesiva también representa una pérdida económica. El nutriente que sale de la zona de raíces ya no contribuye a la producción y obliga al agricultor a asumir un costo sin obtener un beneficio en la cosecha.
Por esa razón, la aplicación equilibrada de nitrógeno en los cultivos hortícolas debe considerar los requerimientos de las plantas, las características del suelo y el riesgo de lixiviación hacia capas profundas.
Los diseños se adaptan al caudal de cada finca
La investigación doctoral de Rebecca Woodrow permitió evaluar diseños modificables según el volumen de aguas residuales generado por la explotación. Esta adaptación resulta necesaria porque la velocidad con la que el agua atraviesa las astillas determina cuánto tiempo permanece en contacto con las bacterias.
Si el caudal es demasiado elevado, el sistema puede no disponer del tiempo suficiente para transformar el nitrato. Si el diseño restringe excesivamente el paso del agua, puede dificultar el drenaje de la finca durante lluvias intensas.
El profesor Christian Sanders, responsable del proyecto en el Centro Nacional de Ciencias Marinas de la Universidad Southern Cross, señaló que un diseño adecuado, acompañado por seguimiento y ajustes, puede alcanzar niveles elevados de eliminación de nitrógeno.
Los responsables también evalúan el desempeño bajo condiciones meteorológicas extremas. Este aspecto es importante en la costa norte australiana, donde las precipitaciones intensas pueden aumentar repentinamente el volumen de escorrentía y transportar una mayor carga de nutrientes.
El tratamiento produjo poco óxido nitroso
Los análisis mostraron que los biorreactores retiraban cantidades importantes de nitrato mientras producían muy poco óxido nitroso. Este resultado es relevante porque una desnitrificación incompleta puede transformar un problema de contaminación acuática en una fuente de emisiones atmosféricas.
El óxido nitroso es un gas de efecto invernadero cuyo potencial de calentamiento global se aproxima a 300 veces el del dióxido de carbono. Reducir el nitrato sin generar grandes emisiones de este gas es, por tanto, una condición importante para valorar el balance ambiental del tratamiento.
Los responsables del proyecto indican que los biorreactores también pueden ayudar a tratar otros componentes de los efluentes agrícolas, entre ellos fosfatos y determinados pesticidas. La eficiencia frente a cada contaminante depende del diseño, el material utilizado y las condiciones del agua.
Investigaciones anteriores han documentado la capacidad de algunos biorreactores para reducir fósforo en el drenaje agrícola, aunque el comportamiento de este nutriente es diferente al del nitrato y puede requerir materiales o configuraciones complementarias.
El biorreactor no sustituye una fertilización eficiente
North Coast Local Land Services subrayó que estas instalaciones funcionan mejor cuando se combinan con una gestión adecuada de los insumos en toda la finca. El tratamiento del drenaje debe ser una última barrera y no una justificación para aplicar más fertilizante del que necesitan los cultivos.
Los análisis regulares del suelo y de los tejidos vegetales permiten ajustar las dosis a la disponibilidad de nutrientes y a la fase de crecimiento. La aplicación fraccionada también puede mejorar la absorción al evitar que toda la cantidad se concentre en un momento de baja demanda.
El riego cumple una función igualmente decisiva. Un volumen superior a la capacidad de retención del suelo puede arrastrar el nitrato por debajo de las raíces, incluso cuando la cantidad total de fertilizante no parezca excesiva.
Otras medidas pueden impedir que el nitrógeno salga del terreno. La intensificación sostenible con cultivos de invierno, por ejemplo, puede conservar parte del nutriente en la biomasa vegetal durante períodos en los que el suelo quedaría descubierto.
Una herramienta para proteger la producción y el agua
La gerente general de North Coast Local Land Services, Alison Bowman, destacó que la variabilidad climática, las lluvias intensas y las crecientes presiones sobre la calidad del agua ya afectan a los productores hortícolas de la región.
Los biorreactores ofrecen una solución pasiva que aprovecha procesos bacterianos naturales y un material rico en carbono. Sin embargo, requieren dimensionamiento técnico, control periódico y mantenimiento para conservar su capacidad de tratamiento.
El rendimiento máximo del 99 % no debe interpretarse como una eficiencia garantizada para cualquier finca o durante todos los eventos de drenaje. La concentración inicial, la temperatura, el caudal, el tiempo de permanencia y el estado de las astillas pueden modificar los resultados.
El trabajo australiano muestra que la infraestructura puede ajustarse a explotaciones hortícolas cercanas a ecosistemas sensibles. La combinación de fertilización precisa, riego eficiente y tratamiento final del drenaje permite abordar la contaminación desde varios puntos del sistema productivo.
Las instituciones participantes continuarán refinando los diseños y evaluando su comportamiento durante episodios meteorológicos extremos. El objetivo es facilitar una adopción más amplia sin separar la protección ambiental de las necesidades prácticas y económicas de los productores.
Fuente referencial:
Phys.org — Latest woodchip bioreactor sites reducing fertilizer pollution in local waterways by up to 99%
