Todos los años, una "zona muerta" del tamaño de Massachusetts se extiende a lo largo del Golfo de México. El río Mississippi, que viaja a través del cinturón agrícola de la nación, barre el exceso de fertilizante y vierte los productos químicos en el Golfo, donde se alimentan de algas rampantes, agotar el oxígeno, y matar la vida marina.

En todo Estados Unidos, versiones más pequeñas de zonas muertas similares infectan lagos, estanques y ríos. En años con mayores precipitaciones, como 2018, el río Charles de Massachusetts recolecta suficientes contaminantes de las calles circundantes de la ciudad, estacionamientos, y campus ajardinados para reducir la calidad del agua. Crecimiento incontrolado de algas, a menudo el resultado de un exceso de fertilizante, puede dañar la marina, humano, e incluso la salud de las mascotas:este año, varios perros murieron después de nadar en agua ahogada con algas verdiazules tóxicas.

Ahora, Los científicos de Harvard se están asociando con oficiales de sostenibilidad y expertos en jardinería para probar un nuevo fertilizante que no se vierte en los suministros de agua. Usando el campus de Cambridge como laboratorio viviente, el equipo, que incluye Dilek Dogutan, Quentin Gilly, y Paul Smith, planea poner a prueba el biofertilizante sostenible en los terrenos de Harvard, a partir de este invierno. Desarrollado en el laboratorio de Daniel Nocera, el profesor de energía de Patterson Rockwood, el biofertilizante vivo, que funciona solo con la luz del sol, aire, y agua, se queda con las plantas, produce especímenes más grandes y saludables, y es carbono negativo, absorber dióxido de carbono del aire y secuestrar el peligroso gas de efecto invernadero en el suelo.

El esfuerzo pionero comenzó la primavera pasada, cuando Dogutan, científico investigador principal del grupo Nocera, Recibí un correo electrónico del Fondo de Innovación Administrativa del Presidente (PAIF). En él vio la oportunidad de aplicar la investigación de su laboratorio al campus justo afuera de su ventana. En experimentos anteriores, el equipo había utilizado el biofertilizante para cultivar rábanos más de tres veces el tamaño de los controles cultivados sin fertilizante. Pero los experimentos se llevaron a cabo en las condiciones estables de un invernadero.

"Queríamos sacar la investigación del entorno controlado, para ver el efecto de la acidez del suelo, aire, temperatura, humedad, todo, "Dijo Dogutan. Para hacer eso, ella necesitaba ayuda. A través de PAIF, formó un equipo colaborativo con Gilly, el gerente de sostenibilidad y energía del laboratorio del Programa FAS Green en la Oficina de Sostenibilidad de Harvard, y Smith, el gerente asociado de servicios de jardinería.

Gilly dijo que la Universidad está en proceso de transición a todos los fertilizantes orgánicos, con la meta de un 75 por ciento de jardinería orgánica para 2020. Pero estos fertilizantes aún terminan en el agua; el biofertilizante del laboratorio de Nocera no lo hace.

Inventado en 2018, el fertilizante biofriendly se basa en una cianobacteria diseñada llamada Xanthobacter autotrophicus . La invención incorpora años de investigación, volviendo a la tecnología de hojas artificiales de Nocera, que divide el agua para producir hidrógeno y oxígeno, realizando la fotosíntesis mejor que cualquier hoja.

El nuevo tratamiento utiliza el hidrógeno de la división del agua y lo combina con nitrógeno en el aire para producir amoníaco. que las plantas pueden absorber en sus raíces. Dado que los fertilizantes orgánicos e inorgánicos a menudo dan a las plantas más nitrógeno y fósforo del que pueden usar al mismo tiempo, el exceso se lava. Pero el biofertilizante se mantiene seguro dentro de las raíces de las plantas, almacenado para uso futuro.

La innovación tiene otro truco ecológico:las bacterias absorben dióxido de carbono del aire. "Usando los nuevos métodos de biofertilizantes en los EE. UU., podríamos eliminar cantidades significativas de CO ₂ por año secuestrando el carbono en el suelo, "Dijo Dogutan.

Con la ayuda de la Oficina de Desarrollo Tecnológico, Nocera, Pamela Silver, el profesor Elliot T. y Onie H. Adams de Bioquímica y Biología de Sistemas en la Facultad de Medicina de Harvard, y Xiaowen Feng, un ex miembro de su laboratorio, fundó una empresa llamada Kula Bio, que organizó una primera prueba de campo fuera del campus. Marchando hacia la comercialización, Kula Bio espera que su producto reemplace todos los fertilizantes nitrogenados sintéticos, los responsables de los altos niveles de escorrentía y CO ₂ emisiones — con un biofertilizante orgánico de bajo costo.

En el campus, con financiación del PAIF, Dogutan y su equipo realizarán pruebas a gran escala del fertilizante desde el invierno de 2020 hasta el otoño siguiente. Pero, con una subvención anterior del Campus Sustainability Innovation Fund, ya ha plantado dos pequeñas parcelas de prueba. En uno, ella y Daniel Loh, un doctorado estudiante del Departamento de Química de la Escuela de Graduados en Artes y Ciencias y miembro del Laboratorio Nocera, despejó dos jardines del tamaño de un lugar de estacionamiento con un amortiguador de césped de dos pies en el medio. Loh rábanos plantados, nabos, y espinacas en cada uno. Luego, cada semana, fertilizó uno con 100 mililitros de las cianobacterias manipuladas mezcladas con agua y lo roció sobre las plantas. La otra parcela recibió la misma cantidad de agua, sin las bacterias.

De abril a agosto Loh y los investigadores universitarios Ellen Deng y Lauren Church monitorearon las plantas y recolectaron datos. Las mediciones de Loh mostraron que el biofertilizante no solo ayudó a que sus plantas crecieran más que las de la parcela no fertilizada, las bacterias no se filtraron a las plantas circundantes. "Las plantas absorben los nutrientes antes de que puedan difundirse a grandes distancias, " él dijo.

Con la recopilación de datos completa, Loh se comió su investigación:cosechó y compartió sus verduras con todo el grupo Nocera.

Próximo, Deng quiere plantar rosas rosadas, su flor favorita. Gilly espera usar el biofertilizante en los jardines de lluvia del campus, que están diseñados por estudiantes de pregrado para absorber mejor el agua de lluvia y evitar la acumulación. "Todos los años, los nuevos de primer año que ingresan son cada vez más apasionados por las causas ambientales, "Dijo Gilly." Son una fuerza cada vez mayor de sostenibilidad ".

Durante el próximo año, Los servicios de jardinería de Dogutan y Harvard reemplazarán el fertilizante orgánico con el biofertilizante en áreas del campus de Harvard en Cambridge; el tamaño de las parcelas solo depende de la cantidad del nuevo tratamiento que puedan recibir de Kula Bio. que lo está donando. Cuanto más, el mejor, Dijo Dogutan. Más datos la ayudarán a ella y al equipo a perfeccionar su producto para un uso a gran escala.

"Esta es una investigación todavía muy nueva, ", Dijo Dogutan." Todavía estamos tratando de averiguar los detalles:la carga, la secuencia, tal vez necesitemos diseñar las bacterias de una manera diferente ". Una vez que lo hagan, esperan alentar a todos los campus de Harvard a considerar el cambio al biofertilizante como una forma de mejorar el compromiso de la Universidad con la sostenibilidad y, finalmente, ganar una aceptación más amplia y tal vez poner fin a las "zonas muertas".

"Tenemos que hacer algo porque, De Verdad, estamos destruyendo el mundo "Dijo Dogutan." Venir a trabajar todos los días es genial, pero ¿cuál es nuestro propósito superior? No se trata solo de enviar esos correos electrónicos. El propósito superior, al menos para mi, está retribuyendo a la comunidad de Harvard de la mejor manera que puedo ".

Esta historia se publica por cortesía de Harvard Gazette, Periódico oficial de la Universidad de Harvard. Para noticias universitarias adicionales, visite Harvard.edu.