Lechuga hidropónica: ¡Cultivada con aguas residuales!

URBANA, Ill. – La agricultura urbana tiene el potencial de mejorar la seguridad alimentaria a través de la producción de alimentos local, eficiente y sostenible. Los ejemplos de sistemas de alimentos urbanos incluyen la hidroponía, donde las plantas crecen en una solución nutritiva sin suelo, y la acuaponía, que combina la hidroponía con la cría de peces en tanques.

Un nuevo estudio de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign examina el uso de aguas residuales de acuaponía como medio de crecimiento para la lechuga en un sistema hidropónico. Esta práctica puede crear potencialmente un ecosistema circular para el reciclaje de residuos orgánicos y la producción de alimentos.

Los investigadores probaron el efluente de dos sistemas acuapónicos en combinación con residuos líquidos de la licuación hidrotermal (HTL), una tecnología emergente que convierte la biomasa húmeda en biocrudo mediante un proceso de alta temperatura y alta presión. La HTL produce aguas residuales llamadas fase acuosa de licuación hidrotermal (HTL-AP), que es rica en nutrientes y puede utilizarse potencialmente como fertilizante.

“Queríamos ver si los microbios que ocurren naturalmente en los residuos de pescado en los sistemas acuapónicos podrían ayudar a convertir los nutrientes en HTL-AP en formas que las plantas puedan absorber. Nos centramos en utilizar aguas residuales para la germinación de semillas de lechuga. Eventualmente, observaremos diferentes etapas del crecimiento de los cultivos, incluida la lechuga de tamaño completo y otros cultivos”, dijo el autor principal Liam Reynolds, un estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica (ABE), parte de la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y del Medio Ambiente y la Facultad de Ingeniería Grainger de Illinois.

Reynolds llevó a cabo la investigación como estudiante de pregrado en ABE. Obtuvo el segundo lugar por el artículo en el Concurso de Premios de Artículos Estudiantiles K.K. Barnes en la Reunión Internacional Anual 2023 de la Sociedad Americana de Ingenieros Agrícolas y Biológicos en Omaha, NE.

Para el estudio, Reynolds colocó semillas de lechuga Buttercrunch en bolsas de plástico Ziploc sobre toallas de papel saturadas con los tratamientos de aguas residuales durante 10 días, midiendo la tasa de germinación y el crecimiento de las semillas.

Probó 32 soluciones de prueba combinando diferentes porcentajes de HTL-AP con aguas residuales de sistemas acuapónicos en el Bevier Café de la U. de I. y la Escuela Secundaria de Ciencias Agrícolas de Chicago. Las pruebas también incluyeron fertilizante hidropónico estándar y agua desionizada como soluciones de control. 

“Anteriormente hemos demostrado que es posible cultivar lechuga hidropónicamente utilizando aguas residuales tratadas; sin embargo, no crece tan rápido y eficazmente como podría. Es probable que haya algunos compuestos tóxicos que inhiban el crecimiento de las plantas, y tampoco hay suficientes nutrientes en una forma disponible para las plantas”, dijo el coautor Paul Davidson, profesor asociado en ABE.

En estudios anteriores, el equipo de investigación de Davidson utilizó un 2,5 % de HTL-AP; sin embargo, Reynolds probó soluciones que iban del 1 % al 10 %.

“Encontramos que las soluciones que contienen hasta un 8% de HTL-AP siguen siendo viables para el crecimiento de las plantas, al menos en la fase de germinación. Este es un porcentaje más alto de HTL-AP que cualquier otro que se haya demostrado antes”, afirmó Davidson. “Esto hace posible reciclar un flujo de residuos que de otro modo iría a una planta de tratamiento de aguas residuales, lo que consumiría recursos, o se descargaría al medio ambiente provocando contaminación”.

Si bien los investigadores no encontraron evidencia de que los microbios de los residuos de pescado beneficiaran a la lechuga en la etapa de germinación de las semillas, esperan ver efectos a medida que la lechuga crezca. Por ahora, concluyeron que una combinación de HTL-AP y aguas residuales de acuaponía no inhibe la germinación de las semillas de lechuga.

Los efluentes de acuaponía podrían eventualmente complementar o incluso reemplazar los fertilizantes líquidos estándar, aunque se necesita más trabajo para garantizar la combinación correcta de aguas residuales para proporcionar una nutrición adecuada para la producción de cultivos hidropónicos. El equipo de Davidson también abordará los problemas de seguridad alimentaria, ya que algunas fuentes de aguas residuales pueden contener metales pesados ​​tóxicos para los humanos.

Los investigadores concluyen que es crucial identificar fuentes alternativas de nutrientes para aumentar la circularidad de los sistemas globales de producción de alimentos, así como disminuir la dependencia de los fertilizantes químicos derivados de combustibles fósiles.

El artículo, “Investigating the Impacts of Wastewaters on Lettuce (Lactuca sativa) Seed Germination and Growth”, se publica en Agriculture [DOI: 10.3390/agriculture14040608]. Los autores incluyen a Liam Reynolds, Vitória Leme y Paul Davidson. Este trabajo fue financiado en parte por el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del USDA, proyecto Hatch 1021253.