Fijación biológica del nitrógeno como estrategia alternativa a la producción industrial de fertilizantes nitrogenados

JUAN CESAR FEDERICO ORTIZ MARQUEZ; ANDRES ARRUEBARRENA DI PALMA; RAFAEL AMBROSIO; JOAQUIN INCHAURRONDO; LEONARDO CURATTI

Topicos selectos en biodiversdad y biotecnologia

Editorial de la UNMdP

Lugar: Mar del Plata; Año: 2014; p. 167 - 179

La creciente aplicación de fertilizantes nitrogenados es uno de los factoresclave para responder a la demanda progresiva de alimentos a nivel mundial. Lareciente diversificación de la agricultura para la producción de agrobiocom-bustibles ha incrementado la demanda de este insumo. El proceso industrial deHarber-Bosch constituye en la actualidad la principal fuente de fertilizantesnitrogenados y consume aproximadamente el 2% de la energía mundial. Encontraposición con los beneficios que la síntesis química de fertilizantes harepresentado para la Humanidad, su uso desmedido en los países más desarro-llados y emergentes ocasiona una diversidad de efectos perjudiciales para elmedioambiente. Por otra parte, los países menos desarrollados tienen accesorestringido a este insumo y sufren la baja productividad de sus cultivos.El cultivo de microalgas representa una alternativa promisoria como com-plemento a la agricultura para la producción de alimentos, biocombustibles ybiomateriales. Sin embargo, dado el alto contenido de nitrógeno de la biomasaalgal, su cultivo masivo representaría una práctica inviable si no se contemplanalternativas a la aplicación convencional de fertilizantes.La fijación biológica del nitrógeno consiste en la biosintesis de amonio apartir del nitrógeno del aire y representa una forma naturzfl de fertilizaciónnitrogenada. La aplicación de bioinoculantes conteniendo bacterias fijadorasde nitrógeno se viene utilizando exitosamente desde hace décadas en el cultivode leguminosas. La gran especificidad de esta interacción planta-bacteria limitauna mayor versatilidad de los inoculantes.En nuestro laboratorio desarrollamos prototipos de inoculantes bacterianosde amplio espectro. La mayor parte de los mismos utilizan la bacteria modeloAzotobacter vinelandii, en la cual se combinan diferentes mutaciones por mediode herramientas de ingeniería genética que contribuyen a la desviación del flu-jo fisiológico del nitrógeno para optimizar la excreción de amonio como fer-tilizante nitrogenado de óptima calidad. Estas bacterias mutantes permitieronel reemplazo de una parte sustancial del fertilizante quimico cuando fueronintroducidas en el cultivo de microlgas hiperproductoras de aceite, como ma-teria prima para biodiésel. En estos modelos de sistemas productivos, la energíanecesaria para la fijación del nitrógeno proviene de productos de desecho ricosen. energía que producen las microalgas, estableciéndose una estrecha relaciónfuncional entre el cultivo y el inoculante.Otro desarrollo del laboratorio consiste en la obtención de cianobacte-rias fijadoras de nitrógeno, a bajo costo y procesamiento de biomasa, para laproducción de un biofertilizante nitrogenado natural, el cual se demostró quemejora el rendimiento de biomasa algal en relación a los fertilizantes conven-cionales.En el futuro inmediato el laboratorio se dispone a la optimización de estosinoculantes y a expandir su potencial campo de aplicación a otros cultivos,incluyendo plantas de interés agronómico.