En la segunda mitad del siglo XX, el uso masivo de fertilizantes fue parte de un auge agrícola llamado "revolución verde" que se atribuyó en gran medida a evitar una crisis alimentaria mundial. Ahora, el desafío de alimentar al mundo se avecina de nuevo comola población continúa aumentando. Para ayudar a impulsar la próxima revolución agrícola, los investigadores han inventado una hoja "biónica" que utiliza bacterias, luz solar, agua y aire para producir fertilizantes en el mismo suelo donde se cultivan los cultivos.
El equipo presentará el trabajo hoy en la 253ª Reunión y Exposición Nacional de la American Chemical Society ACS.
"Cuando tienes un gran proceso centralizado y una infraestructura masiva, puedes fácilmente fabricar y entregar fertilizantes", dice Daniel Nocera, Ph.D. "Pero si digo eso ahora tienes que hacerlo en unpueblo en la India con agua sucia en el sitio: olvídalo. Los países más pobres del mundo emergente no siempre tienen los recursos para hacerlo. Deberíamos pensar en un sistema distribuido porque allí es donde realmente se necesita ".
La primera "revolución verde" en la década de 1960 vio el uso creciente de fertilizantes en nuevas variedades de arroz y trigo, lo que ayudó a duplicar la producción agrícola. Aunque la transformación resultó en un daño ambiental serio, potencialmente salvó millones de vidas, particularmente enAsia, según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación ONU, pero la población mundial continúa creciendo y se espera que aumente en más de 2 mil millones de personas para 2050, y gran parte de este crecimiento se produce en algunos de los países más pobres, segúna la ONU Proporcionar alimentos para todos requerirá un enfoque múltiple, pero los expertos generalmente están de acuerdo en que una de las tácticas tendrá que implicar aumentar el rendimiento de los cultivos para evitar despejar aún más tierras para la agricultura.
Para contribuir a la próxima revolución verde, Nocera, que está en la Universidad de Harvard, se basa en el trabajo por el que es más famoso, la hoja artificial, para hacer fertilizantes. La hoja artificial es un dispositivo que, cuando se expone a la luz solar, imita una hoja natural al dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Esto llevó al desarrollo de una hoja biónica que combina el catalizador de división del agua con la bacteria Ralstonia eutropha que consume hidrógeno y elimina el dióxido de carbono del aire para producir combustible líquido. En junio pasado, el equipo de Nocera informó que cambió el catalizador de níquel-molibdeno-zinc del dispositivo, que era venenoso para los microbios, con una aleación de cobalto amigable con las bacteriasy fósforo. El nuevo sistema proporcionó rendimientos de biomasa y combustible líquido que excedieron en gran medida los de la fotosíntesis natural.
"Los combustibles fueron solo el primer paso", dice Nocera. "Llegar a ese punto demostró que se puede tener una plataforma de síntesis química renovable. Ahora estamos demostrando la generalidad al hacer que otro tipo de bacteria elimine el nitrógeno delatmósfera para hacer fertilizantes "
Para esta aplicación, el equipo de Nocera ha diseñado un sistema en el que Xanthobacter las bacterias fijan el hidrógeno de la hoja artificial y el dióxido de carbono de la atmósfera para producir un bioplástico que las bacterias almacenan dentro de sí mismas como combustible.
"Entonces puedo poner el insecto en el suelo porque ya ha usado la luz solar para producir el bioplástico", dice Nocera. "Luego, el insecto extrae nitrógeno del aire y usa el bioplástico, que es básicamente hidrógeno almacenado, para conducirel ciclo de fijación para hacer amoníaco para fertilizar cultivos ".
El laboratorio de Nocera ha analizado la cantidad de amoníaco que produce el sistema. Pero la prueba real está en los rábanos. Los investigadores han utilizado su enfoque para cultivar cinco ciclos de cultivo. Las verduras que reciben el fertilizante derivado de hojas biónicas pesan 150 por ciento más queel control de los cultivos. El siguiente paso, dice Nocera, es aumentar el rendimiento para que un día, los agricultores de la India o África subsahariana puedan producir su propio fertilizante.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Sociedad Americana de Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cita esta página :