La producción de gas natural renovable a partir de estiércol y residuos agrícolas podría generar más ingresos para los agricultores, hacer la agricultura más sustentable y, según un nuevo estudio a largo plazo realizado en granjas por investigadores de la Universidad Estatal de Iowa, hacer el suelo de las tierras agrícolas más rico en carbono.
por Dave Roepke, Universidad Estatal de Iowa
El digestato, el subproducto del uso de la digestión anaeróbica para convertir materia biológica como tallos de maíz y estiércol de ganado en combustible, puede aumentar los niveles de carbono orgánico del suelo cuando se aplica a los campos, según un análisis de 12 años de datos recopilados en una granja en el sudeste de Iowa, donde el digestato ha reemplazado casi todo el fertilizante nitrogenado sintético en los campos de maíz.
Los investigadores que estudian los beneficios potenciales de la digestión anaeróbica esperaban que el digestato fuera un fertilizante y un aditivo para el suelo valioso , pero hay pocos estudios sobre cómo este producto similar a una suspensión afecta el carbono orgánico del suelo en una granja de tamaño comercial, dijo el profesor de agronomía Fernando Miguez, coautor del estudio publicado recientemente en el Journal of Agriculture and Food Research .
«Los estudios más pequeños no necesariamente se traducen a nivel comercial», dijo Miguez. «Pero ahora hemos demostrado que esta práctica puede tener éxito a una escala significativa».
Los datos analizados en el estudio provienen de las Granjas Familiares Sievers, cerca de Stockton, Iowa, donde Bryan y Lisa Sievers crían ganado vacuno, maíz y soja. Los Siever, ambos graduados de la Universidad Estatal de Iowa, son coautores del estudio, que ayudó a cuantificar los beneficios del sistema regenerativo impulsado por sus tanques digestores anaeróbicos productores de combustible en la finca.
«Esto confirma lo que siempre hemos creído: que estamos viendo mejoras en la salud de nuestro suelo, lo que se ha traducido en mejores rendimientos», dijo Bryan Sievers. «Ahora podemos empezar a asignar un valor monetario a estas mejores prácticas de gestión. Y eso es lo que he buscado toda mi vida en la agricultura».
Restauración ‘notable’
El carbono orgánico del suelo, derivado de la materia vegetal y animal en descomposición, es vital para la productividad y la resiliencia de las tierras agrícolas. Mejora la retención de agua, reduce la erosión y la contaminación, y alimenta a los microbios que proporcionan los nutrientes necesarios a los cultivos. Numerosos estudios han demostrado que la agricultura puede degradar el carbono orgánico del suelo con el tiempo, causando pérdidas difíciles de revertir.
«Ha llevado mucho tiempo agotar el carbono del suelo, por lo que restaurarlo no es fácil», dijo Miguez.
En la granja Sievers, el digestato parece haber ayudado. Según 421 muestras recolectadas en 14 de sus campos entre 2011 y 2022, el suelo ganó aproximadamente 320 kg de carbono por acre al año. En los campos que ya presentaban niveles relativamente altos de carbono, esto representó un aumento promedio de alrededor del 9 % durante el estudio. Sin embargo, en los campos con los niveles de carbono más bajos, el aumento promedio fue del 47 %, según los investigadores.
Estos resultados son impresionantes, afirmó Lisa Schulte Moore, Profesora Distinguida Charles F. Curtiss de Ciencias Agrícolas y Biológicas y directora del Instituto de Bioeconomía de la Universidad Estatal de Iowa. La mayoría de las prácticas de gestión comunes que mejoran los niveles de carbono orgánico del suelo en los campos de maíz, como minimizar la labranza y sembrar cultivos de cobertura, buscan más la retención que la restauración.
«Es notable ver un aumento tan significativo del carbono orgánico del suelo en un sistema de cultivo de maíz a lo largo de 12 años. Existen prácticas para mantenerlo, pero es muy difícil mantener los niveles de carbono en campos de cultivo en hileras», afirmó Schulte Moore, coautor del estudio.
El uso de digestato como enmienda del suelo también puede provocar una acumulación excesiva de fósforo, según el estudio de Sievers y otras investigaciones previas. Numerosos investigadores están trabajando en métodos para filtrar el fósforo, que podría utilizarse como componente fertilizante en otras aplicaciones, según el coautor del estudio, Sebastián Villarino, investigador postdoctoral en el laboratorio de Miguez.
«Antes de invertir en la extracción de fósforo, es importante establecer la utilidad del digestato», dijo Villarino.
Digestores en alza
La digestión anaeróbica ocurre cuando las bacterias descomponen la materia orgánica sin oxígeno, liberando un gas rico en metano. Cuando la familia Sievers comenzó a usar digestores anaeróbicos , solo había otros dos en funcionamiento en las granjas de Iowa. Actualmente, hay alrededor de 20 digestores anaeróbicos en las granjas de Iowa, según Dan Andersen, profesor asociado de ingeniería agrícola y de biosistemas, cuya investigación se centra en el manejo y tratamiento del estiércol.
Ese recuento no incluye los digestores industriales que producen gas natural renovable en la planta Verbio cerca de Nevada, Iowa. El digestato de la biorrefinería fue objeto de otro estudio reciente realizado por un equipo de investigadores de la ISU publicado en el Soil Science Society of America Journal , incluidos Miguez y Villarino, que también encontró en un experimento de incubación en laboratorio que el digestato puede conducir a la acumulación de carbono orgánico en el suelo .
Comprender el impacto de los digestores anaeróbicos en la agricultura es uno de los objetivos del proyecto Grass2Gas, gestionado por el Consorcio para el Cultivo de Empresas Humanas y Naturalmente Regenerativas (C-CHANGE), un grupo de investigación liderado por la Universidad Estatal de Iowa en colaboración con la Universidad Estatal de Pensilvania y Roeslein Renewables, una empresa con sede en St. Louis. La integración de digestores anaeróbicos en las explotaciones agrícolas podría generar un mercado para cultivos de invierno y pastos perennes como materia prima para digestores, impulsando la adopción de prácticas de conservación que reducen la escorrentía de nutrientes, la erosión y la contaminación.
«Podemos utilizar algo que consideramos un residuo para producir energía, mejorar la salud del suelo y combatir el cambio climático», dijo Villarino.
Los digestores anaeróbicos son más comunes en Europa y en un puñado de estados de EE. UU., pero para los agricultores de Iowa que consideran los beneficios para la salud del suelo de sistemas similares, saber cómo ha funcionado durante muchos años en una granja dentro del estado seguramente será influyente, dijo Schulte Moore, director de C-CHANGE.
«Tener datos de Iowa será más significativo para los agricultores de aquí que los datos de Europa, California o Pensilvania», afirmó.
Más información: SH Villarino et al., La adición de digestato anaeróbico a campos agrícolas comerciales aumenta el carbono orgánico del suelo, Journal of Agriculture and Food Research (2025). DOI: 10.1016/j.jafr.2025.101942
SH Villarino et al., Liberación de carbono y nutrientes de sólidos de digestato anaeróbico aplicados como enmienda del suelo, Revista de la Sociedad Americana de Ciencias del Suelo (2025). DOI: 10.1002/saj2.70063
