Los biofertilizantes están compuestos de bacterias que facilitan la adquisición de nutrientes para las plantas y son una alternativa ante el daño ambiental que causan los abonos químicos en los suelos. Esta opción sustentable ha sido estudiada por investigadores de la Facultad de Ciencias Químicas de la BUAP, quienes desarrollaron uno basado en bio-nanomateriales compuestos por bacterias fijadoras de nitrógeno e inmovilizadas en arcilla hidrotalcita que permiten acelerar el crecimiento de las plantas en más de 50 por ciento, así como la recuperación de suelos.

Este trabajo, realizado por los doctores Geolar Fetter, responsable del Laboratorio de Biomateriales; Franchescoli Didier Velázquez Herrera y Marta Lobo Sánchez, del Laboratorio de Microbiología, ha permitido ingresar una solicitud de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI).

Su innovación consiste en sintetizar arcillas poco comunes en la naturaleza, a las cuales les fijan bacterias para formar biomateriales que son liberados en los suelos para cumplir con la función de convertir el nitrógeno que existe en el aire en nitrógeno orgánico, para que este favorezca el crecimiento de las plantas, logrando reducir la acidificación del suelo y regulando su pH.

Al respecto, el doctor Geolar Fetter explicó que estas arcillas son básicamente un tipo de mineral que tiene cualidades básicas, es decir, no es ácido ni tóxico para los humanos y además es muy poroso, lo que sirve para contener o fijar a las bacterias. Esta porosidad presenta, además, cierta humedad que hace que los microorganismos se conserven mejor y por más tiempo.

 “Se trata de un material similar a la leche de magnesia, pero en estado sólido, entonces al ser amigable con el medio ambiente, la idea fue que a partir de biomateriales que resultan de la unión de bacterias fijadoras de nitrógeno con nanopartículas de arcilla hidrotalcita, depositada en la superficie de sílice mesoporosa tipo SBA-15, se pudiera crear un biofertilizante”.

El magnesio, así como otros elementos que contienen, hacen que la bacteria pueda alimentarse y sobrevivir por días o meses, sobre todo si para su traslado estos biofertilizantes tienen que conservarse por periodos largos.

“Se buscó que la bacteria se mantuviera viva, teniendo en cuenta la manejabilidad de los materiales, estos fueron introducidos en perlas de alginato de calcio. Los biocompósitos así formados, actúan como reservatorios de las bacterias, permitiendo que se conserven en el interior, para posteriormente ser empleados en la recuperación de suelos pobres a través de la liberación controlada de bacterias o bio-fertilizantes”.

Los resultados

Los microorganismos empleados para este desarrollo fueron las bacterias del género Streptomyces y Saccharopolyspora, responsables de fijar nitrógeno del aire. Los parámetros de medición de la actividad fueron evaluados por la velocidad de crecimiento de plantas de lechuga, señaló el doctor Geolar Fetter.

Los primeros resultados mostraron que las bacterias estudiadas favorecieron enormemente el crecimiento de plantas de lechuga, comprobando su eficacia en la fijación de nitrógeno y producción de fertilizantes.

El doctor Fetter añadió que también hicieron pruebas con los materiales individuales (arcilla y sílice mesoporosa sin bacterias), pero los resultados reflejaron poca eficacidad como fertilizantes para este tipo de plantas. Sin embargo, cuando fueron conjugados con las bacterias la actividad aumentó considerablemente, sobre todo para los nanocompósitos.

“Se obtuvieron plantas de lechuga de 70 mm de longitud después de 14 días de contacto con estos compuestos, en comparación con los 30 mm que se observaron en las plantas tratadas con los materiales individuales”.

La arcilla hidrotalcita combinada con perlas de alginato de calcio liberó más rápidamente las bacterias, en comparación con una liberación retardada por parte de los biocompósitos.

“Se demostró que la velocidad de liberación de las bacterias fijadora de nitrógeno dependió del tipo de bacteria y de las interacciones de estas con los materiales y el alginato de calcio. Los compósitos proporcionaron una alta actividad, nutriendo y liberando rápidamente las bacterias, mientras que la arcilla hidrotalcita sola, pero aglutinada con alginato de calcio, resultó más activa que el compósito. Así, la disposición de la arcilla hidrotalcita en forma de nanopartículas depositadas sobre la sílice SBA-15, o sola, fue fundamental para la nutrición, crecimiento y movilidad de las bacterias”.

De esta forma, los bio-fertilizantes desarrollados por los investigadores de la BUAP, debido a que son materiales amigables ecológicamente y no tóxicos, pueden ser empleados en cualquier tipo de suelos, donde los bionanocompósitos actuarían como los mejores materiales, o bien, encontrar otras aplicaciones, entre estas, en cultivos hidropónicos en donde la arcilla hidrotalcita sería el material indicado para el crecimiento de plantas.