El fósforo es a las plantas lo que la batería es a su celular. No el combustible en sí, sino el medio en el que la energía se almacena para luego distribuirse. Sin el fósforo, el carbono que obtienen las plantas del sol y del aire no tiene cómo ser fijado. Ahora, este elemento que necesita el reino vegetal suele permanecer inmóvil en las rocas y requiere ser transformado para que pueda aprovecharse en la agricultura. Un hongo ha mostrado resultados prometedores para realizar este proceso sin generar residuos tóxicos.
El problema que busca solucionar la investigación de la que trata esta historia tiene dos dimensiones. En primer lugar, que el método dominante para extraer el fósforo consiste en tratar las rocas con ácido sulfúrico, un proceso con serios impactos ambientales. Y, de otro lado, que la roca fosfórica fue catalogada como materia prima crítica en mayo de 2014, lo que advierte la escasez del recurso, con proyecciones que apuntan a que podría agotarse hacia finales del siglo XXI.
Extracción de fósforo sin procesos contaminantes
Una de las alternativas planteadas ante este panorama es extraer fósforo de rocas de baja reactividad, es decir, aquellas que no se disuelven fácilmente. Sin embargo, realizar este proceso con métodos tradicionales implica un mayor consumo de energía y mayor generación de residuos.
Es aquí donde entra Aspergillus niger, o como lo llamaremos nosotros: “Asperito”, el protagonista. Es un hongo ampliamente utilizado por su capacidad de transformar materiales naturales en compuestos útiles, lo que lo convierte en una herramienta clave para producir alimentos, medicamentos y soluciones más sostenibles. En este contexto, actúa como productor de ácido oxálico, una sustancia capaz de hacer soluble el fósforo.
Para producir este ácido, ‘Asperito’ es capaz de usar como alimento glicerina cruda, un subproducto residual de la industria del biodiésel, de la cual toma el carbono. Al metabolizarlo, bajo condiciones controladas, el hongo orienta su actividad hacia la producción de ácido oxálico.
“El glicerol es el alimento, es la fuente de carbono. Entonces ya no se utiliza glucosa ni sacarosa, que son las fuentes que normalmente se emplean en el cultivo de estos microorganismos, sino esta otra fuente de carbono, que suele representar un problema para la industria del biodiésel”, explica Lucía Ana Díaz, profesora del Departamento de Biología de la Pontificia Universidad Javeriana.
Es decir, este hongo tiene un doble beneficio en términos ambientales: podría reducir el vertimiento de ácido sulfúrico en los yacimientos rocosos y podría aprovechar un residuo, hasta ahora problemático, de la industria de combustibles. Detectar el potencial de Asperito para la solubilización de roca fosfórica y su capacidad de usar glicerina en su proceso metabólico fue el eje del trabajo doctoral de Naidu Shirley Rojas Higuera.
Su investigación fue realizada en cotutela entre la Universidad Federal de Viçosa, en Minas Gerais, Brasil, y la Pontificia Universidad Javeriana, en Bogotá. El avance que ha logrado, con prometedores hallazgos para la industria de fertilizantes es, sin embargo, el resultado de más de diez años de trabajo conjunto entre la institución brasileña y el grupo de investigación en Agricultura Biológica de la Javeriana, liderado por la profesora Díaz Ariza.
Las universidades sumaron su experiencia. En Viçosa, el Laboratorio de Ecología Microbiana dirigido por el profesor Maurício Dutra Costa aportó una trayectoria de cerca de dos décadas en el estudio de microorganismos solubilizadores de fósforo, así como una colección amplia y bien caracterizada de hongos, algunos de ellos modificados genéticamente para aumentar su eficiencia, proyectos que contaron con la financiación de la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de Minas Gerais. Desde la Javeriana, se contribuyó con la experiencia en biotecnología para el cultivo del hongo en biorreactores, clave para orientar el problema hacia su aplicación agronómica.
En el laboratorio de la Universidad Federal de Viçosa, en Minas Gerais, Rojas, a partir de la colección de hongos de la institución, hizo un tamizaje para identificar cuáles podían alimentarse de glicerina cruda y, al metabolizarla, producir el ácido que interesaba. A su vez, debía probar la glicerina cruda en sí misma como una fuente alternativa de carbono frente a azúcares como la glucosa o la sacarosa. Ese camino la llevó a seleccionar a ‘Asperito’ por ser capaz de enfocar su metabolismo en la producción de ácido oxálico.
Llevar el hongo a otra escala
A partir de ahí, en Colombia, gracias al apoyo de la Vicerrectoría de Investigación de la Pontificia Universidad Javeriana, Rojas escaló el proceso. Reprodujo el metabolismo del hongo a mayor escala para definir las mejores condiciones de cultivo, es decir, la combinación de nutrientes, la concentración de glicerina, entre otros. Con el extracto obtenido, separado de la biomasa del Asperito, evaluaron luego su capacidad para solubilizar el fósforo contenido en la roca fosfórica.
“Con las condiciones de cultivo del hongo seleccionado, usando glicerol como fuente de carbono y la roca fosfórica de baja reactividad que logró estudiar Shirley Rojas, se determinó una estrategia de solubilización mejor que las reportadas hasta ese momento”, recuerda la profesora Díaz. Finalmente, probaron ese fósforo liberado en condiciones de invernadero.
La validación se realizó sobre cultivos de frijol y maíz, seleccionados por su ciclo corto y su sensibilidad a la disponibilidad de fósforo. Les aplicaron directamente el producto extraído del proceso metabólico de ‘Asperito’. “La conclusión grosso modo es que, efectivamente, el fósforo que se obtiene con este sistema es el que induce el mejor resultado en términos de crecimiento y de contenido de fósforo, particularmente en plantas de maíz”, afirma Rojas.
La premisa de los investigadores es que podríamos estar frente a una nueva oportunidad de producir fertilizantes. “Se trata de la generación de nuevos productos fertilizantes obtenidos en condiciones controladas a partir de roca de baja reactividad, usando ácidos biogénicos como el ácido oxálico. No se aplican microorganismos, roca ni ácidos al suelo; se aplica directamente el fósforo solubilizado de la roca mediante ácidos orgánicos producidos por microorganismos”, concluye Díaz.
Los resultados muestran que esta ruta biotecnológica ya salió de las paredes del laboratorio y, como pudo llevarse de mililitros a litros, ahora pueden pensar en llevar esta idea a la industria. El horizonte, por ahora, es avanzar hacia la construcción de una planta de producción piloto, que se concentre en la producción de fertilizantes fosfatados y genere un impacto en el sector agrícola. Además, esta investigación abre más preguntas sobre cómo microorganismos de la biodiversidad local pueden aprovecharse en la agroindustria.
