El mundo enfrenta una cantidad cada vez mayor de dióxido de carbono en la atmósfera y una escasez de carbono en el suelo. Sin embargo, el sorgo bioenergético puede proporcionar un alivio significativo de ambos problemas, según un nuevo estudio realizado por científicos de Texas A&M AgriLife Research.
El estudio, «Raíces profundas del sorgo bioenergético: una clave para la producción sostenible de biomasa en tierras de cultivo anuales», se publicó recientemente en GCB Bioenergía.
Según la investigación, los híbridos de sorgo bioenergéticos capturan y secuestran cantidades significativas de dióxido de carbono atmosférico en el suelo. El cultivo puede mejorar la fertilidad del suelo y potencialmente ganar créditos de carbono para compensar las emisiones de gases de efecto invernadero.
Además, el estudio muestra que el sistema de raíces inusualmente profundo del sorgo bioenergético puede llegar a fuentes de agua y nutrientes sin explotar para otros cultivos anuales. Estos resultados sugieren que el cultivo puede ayudar a controlar la escorrentía de fertilizantes de otras plantas anuales en una rotación de cultivos.
El investigador principal del trabajo es John Mullet, Ph.D., profesor y titular de la Cátedra Perry L. Adkisson de Biología Agrícola en el Departamento de Bioquímica y Biofísica. Un colaborador clave es Bill Rooney, Ph.D., profesor y Presidente Borlaug-Monsanto de Fitomejoramiento y Mejoramiento Internacional de Cultivos, Departamento de Ciencias del Suelo y Cultivos. Ambos están en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de Texas A&M, Bryan-College Station.
El Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos del Departamento de Energía de EE. UU. y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía financiaron el proyecto.
Cultivo bioenergético anual producido por Texas A&M
Mullet es experto en genómica, genética y redes de regulación génica de cultivos bioenergéticos. Rooney encabezó el desarrollo de híbridos de sorgo bioenergético durante los últimos 20 años. Durante los últimos 15 años, Rooney y Mullet han colaborado para desarrollar sorgo bioenergético.
De hecho, Mullet y Rooney han estado trabajando para mejorar las variedades de sorgo bioenergético para producir un cultivo bioenergético anual ideal. El híbrido utilizado en el estudio reciente crea altos rendimientos de biomasa para la generación de combustible, energía y bioproductos. El cultivo también tiene una excelente resistencia a la sequía, una buena eficiencia en el uso del nitrógeno y un sistema de raíces profundas.
«Existe la suposición de que los cultivos bioenergéticos más sostenibles son perennes porque requieren menos insumos y pueden secuestrar más biomasa que los anuales», dijo Rooney. «Esas afirmaciones son ciertas, pero la agricultura de EE. UU. siempre requiere también variedades y opciones de cultivos anuales».
Nuevo punto de referencia para el modelado de créditos de carbono, fertilidad del suelo
El estudio muestra que un acre plantado con un híbrido de sorgo bioenergético acumula alrededor de 3,1 toneladas de biomasa de raíces secas durante la temporada de crecimiento de 155 días del cultivo. Las raíces del sorgo bioenergético también crecieron a más de 6,5 pies de profundidad durante su temporada de crecimiento.
Estas nuevas métricas facilitan la predicción de la cantidad de dióxido de carbono atmosférico que podría capturarse dentro de las raíces. Los números también pueden arrojar luz sobre cuántos créditos de carbono podría ganar un campo plantado.
«Francamente, los números son bastante favorables», dijo Rooney.
Los números también son importantes para comprender el potencial del cultivo para mejorar la fertilidad del suelo y la capacidad de retención de agua al reponer el carbono orgánico del suelo. Sin embargo, investigaciones anteriores han demostrado que en los EE. UU., los niveles de carbono orgánico del suelo se han reducido en un 50 % durante los últimos 100 años en tierras sembradas con cultivos anuales.
Esta caída en los niveles de carbono del suelo podría deberse a las prácticas de cultivo, la actividad microbiana y el cambio en el uso de la tierra, dijo Rooney. Estos factores complejos significan que predecir cuánto tiempo podría llevar reponer el carbono perdido requiere un modelo sofisticado. Es probable que el proceso de restauración lleve muchas décadas.
«Para modelar, necesitan tener un número realista para empezar», dijo Rooney. «Históricamente no hemos tenido suficiente información para hacer eso, pero este estudio proporciona un punto de referencia para los científicos y los formuladores de políticas».
Una necesidad de más investigación
En este estudio, Rooney y su equipo manejaron las pruebas de campo y ayudaron con el fenotipado. Mullet y su equipo caracterizaron el sistema de raíces y los genes expresados en su interior.
Durante varios años, el estudio consideró en profundidad cómo un híbrido de sorgo bioenergético interactúa con dos tipos de suelo, dijo Rooney. Destaca la necesidad de realizar más investigaciones.
«En este estudio, no tomamos muestras de la diversidad genética del sorgo bioenergético en absoluto, a excepción de un tipo estándar», dijo Rooney. «Y observar múltiples entornos y expandir el rango que estamos evaluando es esencial».
El sorgo bioenergético como parte de un sistema sostenible de producción de bioenergía
Los estudios de modelado estiman que millones de acres de tierras de cultivo abandonadas y marginales en los EE. UU. están disponibles para plantar. Muchos de esos acres están en la región de la Costa del Golfo. La región es ideal para la producción de sorgo bioenergético debido a las abundantes lluvias, las largas temporadas de crecimiento y la baja competencia con los cultivos de granos, dijo Mullet. Además, el cultivo ha mejorado a lo largo de los años en términos de productividad, resiliencia y composición, gracias a los esfuerzos de Mullet y Rooney.
«Recientemente, decidí que lo más importante que podemos hacer es continuar la investigación sobre la optimización del sorgo bioenergético, pero también ayudar a diseñar y construir biorrefinerías que procesarán los materiales del cultivo de una manera óptima», dijo Mullet.
El carbono capturado en biocombustibles y bioproductos en biorrefinerías y por raíces de sorgo bioenergéticas podría generar créditos de carbono, lo que podría beneficiar a los productores y la industria.
Sin embargo, a pesar del excelente potencial de la Costa del Golfo para la producción de biocombustibles, no hay centros de investigación de bioenergía y muy pocas biorrefinerías en la región, dijo Mullet.
Por lo tanto, Mullet ahora está trabajando para atraer financiamiento de la industria y el gobierno para ayudar a construir la próxima generación de biorrefinerías diseñadas para usar biomasa de sorgo bioenergético para la producción de biocombustibles, bioproductos y bioenergía.
«El proyecto se ha expandido no solo para producir biocombustibles y bioproductos, sino también para capturar carbono y secuestrarlo directamente», dijo.
