Una nueva investigación de la Universidad Noruega de Ciencias de la Vida (NMBU) y el Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados (IIASA) propone utilizar bacterias del suelo para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de la producción de alimentos. La investigación se publica en la revista Nature .
por Bettina Greenwell, Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados
La fertilización con nitrógeno provoca emisiones del gas de efecto invernadero óxido nitroso (N 2 O) de los suelos agrícolas , lo que representa una parte importante de las emisiones totales de gases de efecto invernadero procedentes de la agricultura. Durante mucho tiempo se ha supuesto que estas emisiones de N 2 O son inevitables.
Sin embargo, un equipo internacional de investigadores dirigido por NMBU ha descubierto un método para reducir estas emisiones. Han identificado bacterias que pueden “consumir” el óxido nitroso tal como se forma en el suelo, impidiendo que el gas escape a la atmósfera. Los investigadores creen que este método por sí solo tiene el potencial de reducir en un tercio las emisiones agrícolas de óxido nitroso en Europa.
El problema del N 2 O
Las plantas necesitan mucho nitrógeno para crecer. Por tanto, una agricultura productiva requiere un suministro abundante de fertilizantes nitrogenados. Esto fue un cuello de botella en la agricultura hasta que Fritz Haber fue pionero en la tecnología para la producción industrial de fertilizantes nitrogenados a partir del nitrógeno atmosférico. Esta tecnología ha contribuido a que la producción mundial de alimentos siga el ritmo del crecimiento demográfico durante 120 años.
Sin embargo, existen microorganismos en el suelo que producen el gas de efecto invernadero N 2 O y la fertilización estimula esta producción.
“Este gas de efecto invernadero tiene un efecto unas 300 veces más fuerte que el CO 2 y la agricultura representa alrededor de tres cuartas partes de las emisiones de N 2 O de Europa”, explica Wilfried Winiwarter, uno de los coautores del estudio e investigador principal en el Grupo de Investigación en Gestión de la Contaminación del Programa de Energía, Clima y Medio Ambiente del IIASA.
“Además, a nivel mundial, la agricultura es la principal fuente de óxido nitroso en la atmósfera. Las emisiones de óxido nitroso están reguladas principalmente por las bacterias del suelo , lo que dificulta los esfuerzos de reducción debido a su naturaleza esquiva”, añade.
Las bacterias pueden hacer el trabajo.
Los investigadores de NMBU han estado realizando investigaciones básicas durante más de 20 años sobre cómo los microorganismos del suelo convierten el nitrógeno. Entre otras cosas, han estudiado en profundidad lo que sucede cuando los microbios no tienen acceso a suficiente oxígeno, una condición llamada hipoxia.
Cuando ocurre la fertilización (y durante la lluvia), algunas partes del suelo se vuelven hipóxicas. Como los microbios no tienen acceso al oxígeno, se ven obligados a buscar otras formas de obtener energía. Muchos microbios pueden utilizar nitrato en lugar de oxígeno y, mediante un proceso llamado desnitrificación, convierten el nitrato en otros gases. Uno de ellos es el óxido nitroso, y de esta forma los microorganismos contribuyen a las emisiones de gases de efecto invernadero .
Los investigadores han hecho importantes descubrimientos sobre la regulación de este proceso y han desarrollado una forma única de estudiar la desnitrificación. Utilizan, entre otras cosas, soluciones robóticas tanto en el laboratorio como en el campo, y han desarrollado un robot especial que puede realizar mediciones en tiempo real de las emisiones de óxido nitroso del suelo.
La solución para reducir las emisiones de N 2 O es utilizar un tipo especial de bacteria que carece de la capacidad de producir óxido nitroso pero que puede reducir el óxido nitroso a gas nitrógeno inofensivo (N 2 ).
“Si cultivamos estos microbios en residuos orgánicos utilizados como fertilizantes, podemos reducir las emisiones de N 2 O. Esto podría significar una solución al problema de las emisiones de N 2 O de la agricultura”, afirma Lars Bakken, autor principal del estudio y profesor. en NMBU.
“Pero no fue fácil encontrar la bacteria adecuada. Debe poder crecer rápidamente en los desechos orgánicos, funcionar bien en el suelo y vivir lo suficiente como para reducir las emisiones de N 2 O durante toda una temporada de crecimiento. También fue un desafío encontrar la bacteria adecuada. pasar de probar esto en el laboratorio a probarlo en la naturaleza y garantizar que realmente reduzca las emisiones de N 2 O en el campo”, añade Bakken.
El equipo de investigación ahora está trabajando para encontrar más bacterias que consuman óxido nitroso y probarlas en diferentes tipos de desechos orgánicos utilizados como fertilizantes en todo el mundo. El objetivo es encontrar una amplia gama de bacterias que puedan funcionar en diferentes tipos de suelo y con diversas mezclas de fertilizantes.
Más información: Elisabeth G. Hiis et al, Liberando el potencial bacteriano para reducir las emisiones de N 2 O de las tierras agrícolas, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07464-3
