Imagínese que un tercio de los automóviles fabricados por Ford o GM nunca se condujeron ni una sola vez, pero en cambio se dejaron oxidar y terminaron en vertederos. Esta situación exacta es cierta hoy en día en la agricultura, donde hasta el 40 por ciento de los alimentos producidos cada año en los Estados Unidos nunca se consume.

Según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., Estados Unidos genera más de 39 millones de toneladas de desperdicio de alimentos al año. Las fresas se pudren en la vid por falta de mano de obra para recogerlas. Los alimentos se estropean durante el transporte, en la tienda de abarrotes o en nuestras casas. Se pierde más durante el procesamiento, debido a ineficiencias y falta de mercados para subproductos.

Los desechos de alimentos contienen nutrientes valiosos que pueden hacer que el suelo sea más saludable y productivo. Nuestro grupo de investigación en la Universidad Estatal de Colorado está trabajando con Leprino Foods, un proveedor global de productos lácteos, explorar el potencial para transformar la lactosa, el azúcar natural de la leche, en un recurso que puede mejorar la sostenibilidad agrícola.

Ayudando al suelo a retener la humedad

La fabricación de productos lácteos genera grandes cantidades de materiales naturales sobrantes, incluyendo lactosa. Actualmente, el mercado dominante de la lactosa es la fórmula para bebés, pero empresas como Leprino producen más lactosa de la que demanda el mercado de fórmulas. En lugar de enviar el resto a vertederos, se asociaron con nuestro equipo en la Universidad Estatal de Colorado para explorar posibles usos agrícolas para él.

Leprino se acercó a nosotros después de observar efectos dramáticos en un simple estudio. Notaron que las plantas en macetas tratadas con lactobionato, una solución estabilizada con minerales, eran mucho más tolerantes al estrés hídrico. Nos proporcionaron una beca de investigación para explorar más a fondo los beneficios potenciales del lactobionato para la agricultura.

El lactobionato tiene propiedades químicas únicas:retiene agua en el suelo y es rico en energía (azúcar). Especulamos que podría convertir la tierra en esponjas, absorbiendo agua y manteniéndola en la zona de enraizamiento del cultivo donde las plantas puedan absorberla fácilmente.

Una condición clave para alimentar a una población mundial en crecimiento es el uso eficiente del agua. Especialmente a medida que las condiciones climáticas se vuelven más variables y los humanos agotan los acuíferos, es fundamental obtener más cosecha por gota. La capacidad de los suelos para absorber el agua de lluvia y de riego y almacenarla en la zona de enraizamiento de las plantas es clave para el uso inteligente del agua.

La retención de agua en el suelo se puede mejorar mediante prácticas como la agricultura sin labranza y la siembra de cultivos de cobertura, y la textura del suelo se puede mejorar agregando abono o estiércol. También hay algunos productos comerciales, incluyendo geles que mejoran la retención de humedad del suelo. Pero para muchos agricultores estas opciones son demasiado caras y su uso no es práctico. Por ejemplo, los grandes corrales de engorda (que son fuentes de estiércol) tienden a concentrarse en unas pocas áreas de alta producción, y el estiércol es caro de transportar.

Muchos otros científicos y empresas están explorando oportunidades para poner a trabajar el desperdicio de alimentos. Un desafío es que la mayoría de las corrientes de desechos de alimentos contienen mezclas complejas de diferentes tipos de desechos que varían con el tiempo. y puede resultar difícil crear un producto consistente. A diferencia de, el lactobionato es químicamente simple y se puede producir de forma constante en grandes volúmenes.

Frenesí de alimentación microbiana

Para ver si el lactobionato podría mejorar la retención de agua del suelo, lo probamos en suelos agrícolas propensos a la sequía en un experimento de laboratorio. Los resultados fueron dramáticos. Dos semanas después de agregar lactobionato, vimos un aumento de siete veces en el contenido de humedad del suelo. Incluso después de dos meses, los suelos aún registraron un aumento de tres veces. Para plantas, esto se traduce en un aumento del 40 por ciento en la disponibilidad de agua.

Inicialmente pensamos que cualquier beneficio de agregar lactobionato sería de corta duración porque los microbios del suelo podrían descomponerlo rápidamente y consumirlo. Y de hecho, Las poblaciones microbianas en el suelo explotaron después de las adiciones de lactobionato. Sin embargo, encontramos que persistieron las mejoras en la retención de agua del suelo. Creemos que esto podría deberse a que, a medida que los microbios se atiborran de lactobionato, mueren rápidamente y se transforman rápidamente en materia orgánica del suelo, un material esponjoso que es clave para la salud del suelo y la retención de agua.

En efecto, descubrimos que, aunque los microbios consumían lactobionato, Los niveles de carbono del suelo, el principal componente de la materia orgánica del suelo, fueron casi el doble en los suelos tratados con lactobionato en comparación con los suelos no tratados. Este resultado se suma a un creciente cuerpo de evidencia de que podemos restaurar nuestros suelos alimentando a los microbios.

Almacenamiento de nutrientes del suelo

Aunque parece que alimentar a los microbios con lactobionato hace que el suelo sea más saludable, Todavía es posible que el tratamiento de suelos con este tipo de material rico en carbono pueda ser contraproducente para la agricultura. Los cuerpos microbianos contienen moléculas como proteínas, grasas y ácidos nucleicos, que se componen de carbono, nitrógeno, fósforo y otros elementos. Para incrementar sus poblaciones, los microbios necesitan equilibrar el carbono abundante con otros elementos. Como resultado, compiten con las plantas por estos nutrientes esenciales.

Esto significa que las adiciones de carbono a los suelos agrícolas podrían en realidad reducir el rendimiento de los cultivos al disminuir la disponibilidad de nutrientes, al menos, temporalmente. Si los microbios absorben nutrientes durante períodos de baja demanda de las plantas, cuando las plantas son pequeñas, en realidad, podrían ayudar a retener los nutrientes de los fertilizantes en la granja. Este sería un beneficio importante, Dado que los nutrientes aplicados a menudo se lavan de los campos agrícolas cuando llueve, alimentando la contaminación por nutrientes en ríos y lagos.

Cuando esos microbios mueren más tarde en la temporada, los nutrientes podrían estar disponibles para las plantas cuando los necesiten. En efecto, Los cuerpos microbianos podrían servir como "baterías" de nutrientes, almacenarlos de forma segura en el suelo hasta que las plantas puedan usarlos para crecer.

Si bien el lactobionato se mostró muy prometedor en el laboratorio, necesita ser probado en el campo. Lo hemos probado en trigo y maíz de invierno en pruebas de campo en Colorado. Los primeros resultados sugieren que a tasas de aplicación económicamente prácticas, el lactobionato es utilizado por microbios naturales y, por tanto, puede favorecer la salud del suelo.

A continuación, debemos probar el lactobionato en regiones como California, donde el agua es un recurso escaso y la retención de agua del suelo podría mejorarse. Por último, se convertirá en una opción viable solo si podemos demostrar que su uso proporciona un claro beneficio económico a los agricultores.

Desviar los subproductos alimentarios de regreso a la granja, donde pueden ayudar a retener agua y nutrientes, es una forma de hacer que nuestro sistema alimentario sea más eficiente. Innovaciones como esta podrían conducir a una economía circular que minimice el desperdicio y optimice nuestro uso de los escasos recursos naturales.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.