URBANA, Illinois. – La creación de fertilizantes a partir de residuos orgánicos puede ayudar a reducir el consumo de combustibles fósiles y promover la producción sostenible. Una forma de hacerlo es mediante la licuefacción hidrotermal (HTL), que convierte la biomasa en biocrudo a través de un proceso de alta temperatura y alta presión. Dos estudios de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign exploran el uso de un tratamiento fúngico para convertir las aguas residuales sobrantes en fertilizante para cultivos agrícolas.
“La HTL utiliza biomasa húmeda de fuentes orgánicas como estiércol de cerdo o residuos de alimentos. El proceso produce aguas residuales, llamadas fase acuosa de licuefacción hidrotermal (HTL-AP), que generalmente se descarta. Sabemos que contiene nutrientes que se pueden utilizar como fertilizante, pero la mayoría se encuentran en formas orgánicas a las que las plantas no pueden acceder. La HTL-AP también puede contener metales pesados tóxicos, dependiendo del tipo de bioresiduo”, dijo el coautor Paul Davidson, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica (ABE), parte del Colegio de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales y The Grainger College of Engineering en Illinois.
“Exploramos el uso de Trametes versicolor, un hongo de pudrición blanca, para descomponer los compuestos orgánicos de nitrógeno en amoníaco o nitrato y potencialmente eliminar componentes tóxicos. Como un enfoque ecológico, T. versicolor se ha explorado para tratar diferentes aguas residuales y parece ser un candidato prometedor para tratar HTL-AP”, dijo Vitória Leme, autora principal del primer estudio.
Leme, entonces una estudiante de maestría en ABE, desarrolló los métodos para cultivar el hongo y agregarlo al agua residual. Este estudio demostró que el tratamiento de una solución que contenía 5 % de HTL-AP con T. versicolor durante 3 días aumentó significativamente las concentraciones de nitrato y amoníaco.
Después de que Leme se graduó, Karla Lopez se hizo cargo. Ella llevó a cabo la investigación como estudiante de pregrado en Ingeniería Tecnológica y Gestión para Sistemas Agrícolas (ETMAS), una de las dos carreras de pregrado alojadas en ABE.
Lopez fue la autora principal del segundo estudio que combinó el tratamiento fúngico con un proceso bacteriano de nitrificación para convertir aún más el amoníaco en nitrato. El estudio encontró que la inoculación simultánea de T. versicolor y bacterias nitrificantes aumentó las concentraciones de nitrato en HTL-AP 17 veces.
“Observamos diferentes factores que afectaron los resultados y encontramos que las muestras tuvieron los mayores aumentos tanto en nitrato como en amoníaco cuando los microorganismos fueron sometidos a agua con un rango de pH de 6 a 7,5”, declaró Lopez. “También hay evidencia de que el hongo está eliminando algunos de los compuestos potencialmente tóxicos en el bioresiduo. Descubrimos que el tratamiento produjo una enzima que se ha demostrado que degrada las toxinas”.
Sobre la base de los resultados prometedores de los dos estudios, el equipo de investigación de Davidson ahora está trabajando en el uso de las aguas residuales tratadas para cultivar cultivos hidropónicos.
Dijo que el tratamiento idealmente debe realizarse lo más cerca posible del proceso HTL, estableciendo una economía circular y reduciendo la necesidad de transportar biomasa pesada y húmeda a largas distancias.
“Por ejemplo, si está utilizando estiércol de cerdo como su materia prima húmeda, podría configurar todo este sistema en las proximidades de una granja porcina, donde hay miles de cerdos y mucho estiércol. Puede recolectar el estiércol y ejecutarlo a través del proceso HTL, extraer las aguas residuales y tener un sistema separado configurado para tratar las aguas residuales en el sitio. Y si está cerca de una granja porcina, probablemente haya cultivos cercanos donde puede usar las aguas residuales tratadas como fertilizante”.
El primer estudio, “Mycorremediación de la fase acuosa de licuefacción hidrotermal para aumentar la disponibilidad de nitrógeno inorgánico”, se publica en Heliyon [https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e31992]. Los autores son Vitoria Leme, Karla Lopez, Tiago Costa, Beth Conerty, Laurie B. Leonelli, Yuanhui Zhang y Paul Davidson. Este trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del USDA, proyecto Hatch 1021253.
El segundo estudio, “Recuperación de nutrientes del agua residual mediante el tratamiento fúngico y bacteriano nitrificante”, se publica en Agriculture [https://doi.org/10.3390/agriculture14040580]. Los autores incluyen Karla Lopez, Vitoria Leme, Marcin Warzecha y Paul Davidson. Este trabajo fue financiado en parte por el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del USDA, proyecto Hatch 1021253.
Revista
Heliyon
Método de investigación
Estudio experimental
Título del artículo
Mycorremediación de la fase acuosa de licuefacción hidrotermal para aumentar la disponibilidad de nitrógeno inorgánico
Fecha de publicación del artículo
27-mayo-2024