El mundo enfrenta una cantidad cada vez mayor de dióxido de carbono en la atmósfera y una escasez de carbono en el suelo.
por Olga Kuchment, Universidad Texas A&M
Sin embargo, el sorgo bioenergético puede proporcionar un alivio significativo para ambos problemas, según un nuevo estudio realizado por científicos de Texas A&M AgriLife Research.
El estudio se publicó recientemente en GCB Bioenergy . Según la investigación, los híbridos de sorgo bioenergéticos capturan y secuestran cantidades significativas de dióxido de carbono atmosférico en el suelo. El cultivo puede mejorar la fertilidad del suelo y potencialmente generar créditos de carbono para compensar las emisiones de gases de efecto invernadero.
Además, el estudio muestra que el sistema radicular inusualmente profundo del sorgo bioenergético puede llegar a fuentes de agua y nutrientes que no han sido explotadas por otros cultivos anuales . Estos resultados sugieren que el cultivo puede ayudar a manejar la escorrentía de fertilizantes de otras plantas anuales en una rotación de cultivos .
El investigador principal del trabajo es John Mullet, profesor y catedrático Perry L. Adkisson de Biología Agrícola en el Departamento de Bioquímica y Biofísica. Un colaborador clave es Bill Rooney, profesor y catedrático Borlaug-Monsanto de Fitomejoramiento y Mejoramiento Internacional de Cultivos, Departamento de Ciencias del Suelo y los Cultivos. Ambos están en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de Texas A&M.
El Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos del Departamento de Energía de los Estados Unidos y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía financiaron el proyecto.
Cultivo de bioenergía anual criado en Texas A & M
Mullet es un experto en genómica, genética y redes reguladoras de genes de cultivos bioenergéticos. Rooney encabezó el desarrollo de híbridos de sorgo bioenergéticos durante los últimos 20 años. Durante los últimos 15 años, Rooney y Mullet han colaborado para desarrollar sorgo bioenergético.
De hecho, Mullet y Rooney han estado trabajando para mejorar las variedades de sorgo bioenergético para producir un cultivo bioenergético anual ideal. El híbrido utilizado en el estudio reciente crea altos rendimientos de biomasa para la generación de combustible, energía y bioproductos. El cultivo también tiene una excelente resistencia a la sequía, una buena eficiencia en el uso de nitrógeno y un sistema de raíces profundo.
«Existe la suposición de que los cultivos bioenergéticos más sostenibles son perennes porque requieren menos insumos y pueden secuestrar más biomasa que los anuales», dijo Rooney. «Esas afirmaciones son ciertas, pero la agricultura estadounidense siempre requiere también variedades y opciones de cultivos anuales».
Nuevo punto de referencia para la modelización de créditos de carbono, fertilidad del suelo
El estudio muestra que un acre plantado con un híbrido de sorgo bioenergético acumula alrededor de 3,1 toneladas de biomasa de raíces secas durante la temporada de crecimiento de 155 días del cultivo. Las raíces del sorgo bioenergético también crecieron a más de 6.5 pies de profundidad durante su temporada de crecimiento.
Estas nuevas métricas facilitan la predicción de la cantidad de dióxido de carbono atmosférico que podría capturarse dentro de las raíces. Los números también pueden arrojar luz sobre cuántos créditos de carbono podría ganar un campo plantado.
«Francamente, las cifras son bastante favorables», dijo Rooney.
Los números también son importantes para comprender el potencial del cultivo para mejorar la fertilidad del suelo y la capacidad de retención de agua mediante la reposición de carbono orgánico del suelo. Sin embargo, investigaciones anteriores han demostrado que en los EE. UU., Los niveles de carbono orgánico del suelo han disminuido en un 50% durante los últimos 100 años en tierras plantadas con cultivos anuales.
Esta caída en los niveles de carbono del suelo podría deberse a las prácticas de cultivo, la actividad microbiana y el cambio de uso de la tierra, dijo Rooney. Estos factores complejos significan que predecir cuánto tiempo tomará reponer el carbono perdido requiere un modelo sofisticado. Es probable que el proceso de restauración tarde muchas décadas.
«Para modelar, necesitan tener un número realista para empezar», dijo Rooney. «Históricamente, no hemos tenido suficiente información para hacer eso, pero este estudio proporciona un punto de referencia para científicos y legisladores».
Necesidad de más investigación
En este estudio, Rooney y su equipo gestionaron las pruebas de campo y ayudaron con el fenotipado. Mullet y su equipo caracterizaron el sistema de raíces y los genes expresados en su interior.
Durante varios años, el estudio consideró en profundidad cómo un híbrido de sorgo bioenergético interactúa con dos tipos de suelo, dijo Rooney. Destaca la necesidad de realizar más investigaciones.
«En este estudio, no tomamos muestras de la diversidad genética del sorgo bioenergético, a excepción de un tipo estándar», dijo Rooney. «Y mirar en múltiples entornos y expandir el rango de lo que estamos evaluando es esencial».
El sorgo bioenergético como parte de un sistema de producción de bioenergía sostenible
Los estudios de modelos estiman que millones de acres de tierras de cultivo abandonadas y marginales en los EE. UU. Están disponibles para plantar. Muchos de esos acres se encuentran en la región de la Costa del Golfo. La región es ideal para la producción de sorgo bioenergético debido a las abundantes lluvias, las largas temporadas de cultivo y la baja competencia con los cultivos de cereales, dijo Mullet. Además, la cosecha ha mejorado a lo largo de los años en términos de productividad, resistencia y composición, gracias a los esfuerzos de Mullet y Rooney.
«Recientemente, he decidido que lo más importante que podemos hacer es continuar la investigación sobre la optimización bioenergética del sorgo, pero también ayudar a diseñar y construir biorrefinerías que procesarán materiales del cultivo de una manera óptima», dijo Mullet.
El carbono capturado en biocombustibles y bioproductos en biorrefinerías y por bioenergía de raíces de sorgo podría generar créditos de carbono, lo que podría beneficiar a los productores y la industria.
Sin embargo, a pesar del excelente potencial de la costa del Golfo para la producción de biocombustibles, no hay centros de investigación de bioenergía y muy pocas biorrefinerías en la región, dijo Mullet.
Por lo tanto, Mullet ahora está trabajando para atraer fondos de la industria y el gobierno para ayudar a construir la próxima generación de biorrefinerías diseñadas para utilizar biomasa de sorgo bioenergética para la producción de biocombustibles, bioproductos y bioenergía.
«El proyecto se ha expandido no solo para producir biocombustibles y bioproductos, sino también para capturar carbono directamente y secuestrarlo», dijo.
