Una nueva vida para los residuos mineros que contienen antimonio

  • Un equipo de investigadores liderado por el IRNASA-CSIC ha conseguido encapsular residuos de antimonio en cemento, convirtiendo un producto altamente tóxico en un material apto para el relleno de minas o como agregado alternativo en materiales de construcción

Un equipo de investigadores del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC), la Universidad de Salamanca, la Universidad de Extremadura y la Universidad de Lorraine (Francia) ha publicado un estudio en la revista ‘Journal of Cleaner Production’ en el que muestran el potencial de la cementación para gestionar residuos mineros que contienen antimonio, un elemento tóxico que es considerado contaminante prioritario por la Unión Europea, debido a los importantes problemas ambientales y de salud que puede ocasionar.

El antimonio es un elemento químico de gran valor que se utiliza en la fabricación de multitud de productos, desde teléfonos móviles hasta vidrio, por lo que su producción, lejos de disminuir, irá en aumento en las próximas décadas. Pero existe una creciente preocupación por su amplia distribución en el medio ambiente. En particular, el antimonio puede alcanzar concentraciones elevadas en las zonas donde se explota, especialmente si se ha realizado una mala gestión de los residuos mineros generados.

La estibina es el mineral más importante y la principal fuente comercial de antimonio. Pero la estibina se oxida con suma facilidad y puede dar lugar a la liberación de antimonio que, por encima de ciertas concentraciones, puede contaminar suelos y aguas, causar efectos tóxicos en plantas, acumularse en ellas y transferirse a través de la cadena trófica, amenazando la salud humana y de los ecosistemas.

En la actualidad, el principal productor de antimonio a nivel mundial es China, donde en áreas mineras la ingesta humana de antimonio es aproximadamente un 50% mayor a la ingesta máxima tolerable. Esa ingesta procede de diversas vías como agua, vegetales, cereales o carne.

Tal y como detalla la investigadora del IRNASA-CSIC Esther Álvarez Ayuso, en España, las principales minas de antimonio se encuentran en Extremadura, pero ya no se explotan. “Su explotación tuvo lugar entre los años 40 y 80 del siglo pasado. No obstante, los residuos generados no se han gestionado adecuadamente y se mantienen depositados en el entorno”, precisa.

De residuos tóxicos a admisibles en vertederos

Dada esta problemática, el equipo de investigadores trata de desarrollar métodos para impedir o minimizar la dispersión de este elemento tóxico. Uno de ellos es la encapsulación mediante cemento que, si bien no es una técnica nueva, apenas se ha explorado para el tratamiento de residuos con presencia de antimonio.

“Pensamos que este método podía tener un gran potencial para el tratamiento de este tipo de residuos. Es una técnica económica y se ha aplicado ya con éxito para el tratamiento de otros elementos que presentan un comportamiento geoquímico similar. Además, permite diferentes opciones de gestión de los materiales que se generan tras el proceso de cementación”, explica Álvarez Ayuso.

De este modo, el equipo sometió los residuos en laboratorio a distintos procesos de cementación, utilizando cemento Portland e hidróxido de calcio como aglomerante, en diferentes proporciones, determinando las condiciones óptimas.

“Bajo las condiciones que hemos seleccionado en este trabajo hemos conseguido que estos residuos, que eran caracterizados como tóxicos y ni siquiera admisibles en vertederos de residuos peligrosos debido a su elevada lixiviación de antimonio, se conviertan en residuos no tóxicos y admisibles en vertederos controlados”, subraya la investigadora del IRNASA-CSIC.

Una gestión circular

Poder depositar este producto en vertederos es una opción para la gestión de estos residuos, pero no la única, ya que otro de los puntos fuertes del trabajo es que comprueba que el material resultante puede ser utilizado para el relleno de minas, ya que cumple con los valores de resistencia a la compresión requeridos. Asimismo, han observado que algunos de los residuos mineros estudiados tienen un gran potencial para ser empleados como sustitutos de agregados naturales en materiales de construcción.

“Lo que estaríamos consiguiendo es el tratamiento de los residuos, evitando la contaminación del medio ambiente y a su vez reutilizarlos, preservando los recursos naturales, lo que es muy interesante desde el punto de vista de la economía circular”, concluye Álvarez Ayuso, quien agrega que la idea del equipo es seguir avanzando en este enfoque a través de futuros proyectos.

El trabajo se enmarca en un proyecto del Programa Estatal de I+D+i Orientado a los Retos de la Sociedad titulado ‘Técnicas de estabilización/encapsulación de residuos mineros con presencia de metaloides’, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, la Agencia Estatal de Investigación (AEI) y Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) en el que colaboran las cuatro instituciones que participan en este artículo. Esta línea de investigación también cuenta con el apoyo del proyecto “CLU-2019-05 – Unidad de Excelencia IRNASA-CSIC”, financiado por la Junta de Castilla y León y cofinanciado por la Unión Europea (FEDER “Europa impulsa nuestro crecimiento”).

Explotación minera.

El IRNASA-CSIC presenta cinco trabajos en las VII Jornadas de la Red Española de Compostaje

El Grupo de Contaminación de suelos y aguas: diagnóstico, prevención y/o remediación del IRNASA-CSIC ha participado en las VII Jornadas de la Red Española de Compostaje, celebradas en Salamanca del 5 al 7 octubre. En concreto, el Grupo ha presentado tres comunicaciones orales y dos comunicaciones en formato póster en el marco de esta reunión científica.

En la primera sesión, María José Carpio, investigadora contratada con cargo al proyecto BIOSCHAMP, expuso la comunicación oral ‘Efecto de la bioestimulación sobre la biomasa y estructura microbiana del sustrato de cobertura en el cultivo de Agaricus bisporus infectado artificialmente con Lecanicillium fungicola’. Este trabajo pertenece al proyecto EU H2020 BIOSCHAMP,  Grant Agreement No. 101000651.

En la segunda sesión, la investigadora del IRNASA-CSIC Sonia Rodríguez Cruz presentó las comunicaciones en formato poster ‘Aplicación de fungicidas en suelos de viñedo: efecto de una enmienda orgánica en la disipación de Tebuconazol y Fluopyram’ y ‘Aplicación repetida de residuos postcultivo de champiñón en suelos de viñedo: efecto en parámetrosfisicoquímicos y bioquímicos del suelo’. Ambas comunicaciones se enmarcan en el trabajo del Grupo Operativo VITIREG, Viticultura Regenerativa (EU-FEADER-MAPA-Gobierno de la Rioja).

Finalmente, en la sesión del 7 de octubre Jesús Marín Benito impartió la comunicación oral ‘Acolchado y enmiendas orgánicas del suelo: efectos sobre la adsorción-desorción de herbicidas’, un estudio desarrollado dentro del proyecto JIN-Retos Sociedad (MICIU-AEI-FEDER); mientras que Jesús Gómez Ciudad presentó la comunicación oral ‘Efecto del compost sobre el crecimiento de trigo en condiciones adversas’, un trabajo que pertenece al proyecto RESHERSOIL de la convocatoria Retos de la Sociedad (MICINN, AEI).

Red Española de Compostaje

La Red Española de Compostaje (REC) tiene como objetivo proporcionar un espacio de colaboración entre los diferentes agentes interesados en la gestión sostenible de los residuos orgánicos. Desde el año 2008, organiza bienalmente sus jornadas que suponen un punto de encuentro y debate entre los participantes en la Red, con el fin último de rentabilizar el potencial investigador español en esta área de conocimiento e impulsar la transferencia de resultados a todos los sectores.

Las VII Jornadas, organizadas por la Facultad de Ciencias Agrarias y Ambientales de la Universidad de Salamanca, han tenido como hilo conductor la relación entre el compostaje y los objetivos de desarrollo sostenible.

Una Jornada impulsará el establecimiento de lazos comerciales entre empresas locales y británicas del sector agro

  • El IRNASA-CSIC, la Embajada Británica y la Diputación de Salamanca organizan en este evento, que se desarrollará este viernes en la Finca de Castro-Enríquez (Aldehuela de la Bóveda, Salamanca)

El Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC), en colaboración con la Embajada Británica y la Diputación Provincial de Salamanca, ha organizado este viernes, 7 de octubre, una Jornada Internacional de Colaboración en el Sector Agro. En el evento participarán varias empresas británicas ligadas al sector agrario con interés en establecer lazos comerciales con Castilla y León, en conocer cooperativas de productores y empresas locales, así como las capacidades de I+D+i presentes en la región.

El fin último del evento es facilitar el contacto y el intercambio entre las empresas y entidades británicas y las locales, con el objetivo de que este primer encuentro sirva de semilla para impulsar la cooperación y que en el futuro pueda llegar a establecerse una colaboración estable.

La Jornada se iniciará con la visita a la Finca Experimental Muñovela, una finca agropecuaria propiedad del IRNASA-CSIC que presta servicio a investigadores, empresas y otras entidades para realizar proyectos de I+D+i en campo en el ámbito de las ciencias agrarias y agroambientales. 

Tras esta visita los participantes se dirigirán a la Finca Castro-Enríquez de la Diputación de Salamanca, donde serán recibidos por Julián Barrera Prieto, diputado Provincial de Agricultura; Shona Brown, responsable de Comercio Exterior para el Sector Agro de la Embajada Británica en España, y Mar Siles Lucas, directora del IRNASA-CSIC. Allí conocerán ejemplos de colaboración público-privada en el sector agro así como las capacidades del IRNASA-CSIC: sus servicios científico-técnicos y sus proyectos para el desarrollo de variedades resistentes a sequías, la interacción planta-microorganismo y el control de plagas o la mejora del rendimiento en producción vegetal.

Posteriormente, tanto la Unión Regional de Cooperativas Agrarias de Castilla y León (URCACYL) como las empresas visitantes realizarán presentaciones sobre su actividad, para dar paso a un almuerzo de trabajo y a una serie de encuentros breves entre los distintos participantes. En estos encuentros breves, que serán concertados previamente, participarán las empresas británicas, el sector castellano y leonés (representado por una veintena de empresas que cubren los sectores hortícola, cerealista, olivarero, vitivinícola, apícola y de fertilizantes), investigadores del IRNASA-CSIC y profesionales británicas en materia de innovación y comercio exterior.

En concreto participarán en los encuentros, además de la propia Shona Brown, Elizabeth Wharham, responsable del área Agri-Tech en el Departamento de Comercio Internacional del Gobierno Británico; Pat Flyn, responsable del Área Comercial de la Asociación de Empresas Hortícolas del Reino Unido, y Miriam Pacho, Responsable de Innovación en el Sector Agro en el Departamento de Innovación del Gobierno Británico.

La Jornada, que será completamente gratuita, ha sido promovida por la Unidad de Excelencia del IRNASA-CSIC en el marco de su estrategia de transferencia de conocimiento. Esta actividad forma parte del proyecto “CLU-2019-05 – Unidad de Excelencia IRNASA-CSIC”, financiado por la Junta de Castilla y León y cofinanciado por la Unión Europea (FEDER “Europa impulsa nuestro crecimiento”).

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“Dirigir” el microbioma del suelo para obtener plantas más resistentes frente a plagas de insectos

  • El IRNASA-CSIC obtiene un proyecto en la última convocatoria de Generación de Conocimiento para desarrollar esta investigación, con una financiación de más de 130.000 euros
  • El objetivo final es reducir el uso de pesticidas químicos en la agricultura en favor de estrategias más sostenibles, como el control biológico

El Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC) ha obtenido un proyecto en la última convocatoria de Generación de Conocimiento del Ministerio de Ciencia e Innovación para llevar a cabo una investigación que se basa en la gestión de microbiomas del suelo para hacer que las plantas sean más resistentes frente a plagas de insectos, con una financiación de más de 130.000 euros.

Esta convocatoria de la Agencia Estatal de Investigación (AEI) se enmarca en el Subprograma Estatal de Generación de Conocimiento, dentro del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023, y está cofinanciada por la Unión Europea. El objetivo es fomentar la generación y el avance significativo del conocimiento científico y la investigación de calidad contrastada y también buscar soluciones a los desafíos de la sociedad.

Uno de estos desafíos es la reducción en el uso de pesticidas químicos en la agricultura en favor de estrategias más sostenibles a nivel medioambiental y a la vez rentables para el agricultor. Tal y como explica Ainhoa Martínez Medina, investigadora principal del proyecto, el uso de pesticidas es el principal método para el control de insectos en los cultivos, pero la normativa limita su uso principalmente por los efectos nocivos que tienen sobre otros organismos que no son objetivo, así como por su falta de eficacia.

Las estrategias basadas en microorganismos se han empleado exitosamente en las últimas décadas para generar plantas con mejores características agronómicas, pero no tanto para obtener plantas resistentes a plagas de insectos pese a ser un enfoque con gran potencial. Cuando se ha trabajado en este sentido, se ha aplicado al campo de cultivo un microorganismo beneficioso o un consorcio sencillo de microorganismos, aunque sin mucho éxito.

La asombrosa diversidad taxonómica de los suelos contrasta con esta estrategia limitada. “Cuando se introduce un microorganismo o un consorcio de 2-3 microorganismos en un ambiente que no es el suyo, la estrategia no suele funcionar, ya que los microorganismos habitan en comunidades y en ellas es importante que se mantengan las interacciones”, explica la investigadora del IRNASA-CSIC.

Por ello, la comunidad científica está tendiendo ahora a trabajar con comunidades microbianas más complejas e incluso con microbiomas completos –el conjunto de microorganismos que viven en un hábitat concreto-, como es el caso del equipo liderado por Martínez Medina. “La idea del proyecto es intentar obtener o manejar microbiomas completos procedentes de espacios naturales, como la dehesa, para utilizarlos y hacer que las plantas sean más resistentes frente a plagas de insectos”, avanza.

Esta idea contrasta con las estrategias habituales en el campo, enfocadas a esterilizar suelos, lo que hace que se obtengan plantas carentes de su microbioma natural, el cual necesitan para tener un sistema inmune óptimo.

Manejar microbiomas mediante rotación de cultivos

¿Y cómo “dirigir” los microbiomas del suelo para que sean efectivos en la lucha frente a plagas de insectos? La idea del proyecto es aplicar una estrategia tradicional, como es la rotación de cultivos, para obtener microbiomas con esta capacidad.

“Tradicionalmente se ha utilizado esta estrategia para mejorar los nutrientes del suelo o para evitar determinados patógenos. Nuestro objetivo es dar una vuelta de tuerca a esta estrategia y utilizarla para generar microbiomas que, en el siguiente cultivo, proporcionen inmunidad o mejoren el sistema inmune frente al ataque de plagas. Es un concepto que procede de la Ecología que llama plant-soil-feedback: las plantas cambian el microbioma del suelo en el que crecen, y esto afecta a las siguientes plantas que crezcan en ese suelo”, explica.

Durante el proyecto se obtendrá suelo de la dehesa procedente de la Finca Experimental Muñovela, suelo con una diversidad microbiana elevada, que se ha mantenido sin ningún tipo de perturbación durante dos décadas. En ese suelo se plantarán pastos propios de la dehesa y se mantendrán durante tres meses para, posteriormente, plantar tomate y analizar su crecimiento. Después se infestará de larvas de insectos para comprobar si se ha potenciado o no su sistema inmune, y analizar a nivel molecular qué mecanismos subyacen a la respuesta de la planta frente a los insectos. “Solo entendiendo estos mecanismos moleculares podremos obtener resultados más esperables y replicar la estrategia en otros contextos”, subraya la investigadora del IRNASA-CSIC.

Los resultados finales permitirán establecer pautas útiles para los agricultores dirigidas a restaurar suelos promoviendo la diversidad propia de cada ecosistema y enfocadas hacia el control biológico. Y, en definitiva, avanzar hacia sistemas de producción de cultivos más sostenibles.

Esta línea de investigación también cuenta con el apoyo del Programa de fortalecimiento de las estructuras de investigación “Escalera de Excelencia” Ayuda a la Internacionalización de la Junta de Castilla y León, cofinanciado por la Unión Europea (FEDER, “Europa impulsa nuestro crecimiento”).

El nuevo proyecto pretende entender el papel del microbioma vegetal en la repuesta inmune de las plantas frente a plagas de insectos; con especial interés en los mecanismos moleculares por los que los microorganismos que forman parte de este microbioma estimulan las repuestas de defensa de los cultivos haciéndolos más resistente al ataque de la plagas.

El proyecto europeo LIFE Regenerate busca reavivar la dehesa mediante prácticas de agricultura regenerativa

  • El IRNASA-CSIC acoge la reunión final del proyecto, dotado con más de 2,2 millones de euros
  • Durante cinco años, el proyecto ha tratado de convertir la dehesa en un sistema sostenible desde el punto de vista económico, social y medioambiental

El Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC) acoge hoy la Conferencia Final del proyecto europeo LIFE Regenerate, que ha aplicado diversas técnicas y prácticas enmarcadas en la agricultura regenerativa para transformar la dehesa en un sistema sostenible desde el punto de vista económico, social y medioambiental. Así, durante cinco años, el equipo del proyecto se ha centrado en mejorar la calidad del suelo y la masa forestal, aumentar la biodiversidad, aplicar nuevas prácticas de pastoreo y reutilizar los restos de biomasa que se producen en las explotaciones de dehesa.

El proyecto LIFE Regenerate (Revitalización de sistemas agrosilvopastoriles mediterráneos multifuncionales utilizando prácticas dinámicas y rentables) tiene una dotación total de 2,2 millones de euros de los cuales 1,3 (60%) están financiados por el programa LIFE de la Comisión Europea. La iniciativa, coordinada por la Universidad de Extremadura, cuenta con otros cinco socios: el IRNASA-CSIC, la Universidad de Sassari (Cerdeña, Italia), las empresas IDForest y Volterra y la Fundación Naturaleza y Hombre.

José Luis Hernández Mulas, investigador del proyecto en el IRNASA-CSIC, detalla que la iniciativa aborda la problemática que vive actualmente la dehesa. Estos sistemas agrosilvopastoriles mediterráneos tienen una gran importancia social y económica en el sur de Europa, al fijar población rural y conservar recursos naturales, pero se encuentran en riesgo.

“Hay muchos factores que están influyendo en el decaimiento de la dehesa. Cada vez tenemos dehesas más antiguas y con menos renovación en cuanto a arbolado, con más extensión pero con menos mano de obra, también enfermedades como la seca o plagas como cerambyx que están originando que las explotaciones cada vez sean menos productivas y menos biodiversas”, precisa. A todo ello se suman los factores económicos, como el aumento de precios de los insumos y los costes energéticos, que han agravado la situación.

En este contexto, el proyecto LIFE Regenerate busca transformar el modelo actual de dehesa a través de prácticas de agricultura regenerativa, bajo la premisa de que estas importantes áreas pueden volverse autosuficientes y rentables si se realiza un uso eficiente de los recursos y se incorporan productos de valor añadido.

Para desarrollar este planteamiento, el equipo del proyecto ha puesto en marcha una serie de acciones en dos fincas demostrativas: la Finca Muñovela, propiedad del CSIC y gestionada por el IRNASA; y la Finca Caratzu, una propiedad privada situada en Oristano (Cerdeña, Italia).

En estas dos localizaciones, han ensayado técnicas como el pastoreo adaptativo multiparcela (AMP, por sus siglas en inglés). En la Finca Muñovela el equipo ha establecido pequeñas parcelas por las cuáles los animales van pasando de manera planificada. En cada una de ellas los animales permanecen 2-3 días hasta que son trasladados a la siguiente, evitando el pastoreo excesivo en un mismo área y proporcionando un tiempo de “descanso” al pasto que es clave para su regeneración.

Este tipo de pastoreo presenta diversas ventajas. Se reduce el sobrepastoreo, disminuye la dependencia de insumos externos y aumenta la rentabilidad económica, los suelos se encuentran más saludables –aumenta el almacenamiento de carbono-, mejora la producción de pastos y se suprime la maleza.

Un mayor aprovechamiento del agua

Otra de las acciones ensayadas durante el proyecto ha sido el diseño hidrológico ‘Keyline’ o de Línea Clave, una técnica de tratamiento de suelo que permite un mejor aprovechamiento del agua. Se desarrolló en Australia en los años 50 del siglo pasado y combina la captación y conservación del agua con técnicas de regeneración de la tierra. “Esta técnica se basa, primero, en realizar un diseño del terreno en función de las curvas de nivel. Se pretende elaborar un diseño de tal forma que, al pasar el arado, se tengan en cuenta las curvas de nivel para redistribuir el agua de lluvia que cae en la parcela”, explica el investigador del IRNASA-CSIC, quien añade que requiere un arado especial que ha sido adquirido con cargo al proyecto y que está sirviendo para reproducir la técnica en otras fincas de replicación.

Con esta práctica se reduce la erosión del suelo -el agua llega zonas donde no llegaría de forma natural-, se disminuye el anegamiento, aumenta la retención de agua y también de carbono y se incrementa la fertilidad del suelo, al facilitar a los microorganismos mejores condiciones de humedad, temperatura y flujo de aire sin necesidad de aportar fertilizantes químicos.

Una mejor gestión del arbolado

En cuanto a la gestión del arbolado, también en Muñovela se han realizado inoculaciones de varias especies de micorrizas, hongos del suelo que mejoran la absorción de agua y nutrientes por parte de las raíces, y que además ayudan al árbol a fortalecer sus defensas frente a organismos patógenos. Asimismo, se han regenerado árboles y también plantado nuevos ejemplares de fresno, quejigo, alcornoque, morera y majuelo, con el objetivo de diversificar los recursos forrajeros para el ganado y aumentar al mismo tiempo la biodiversidad.

Otra de las acciones del proyecto LIFE Regenerate se ha centrado en valorizar los restos de poda dentro de las explotaciones, lo que contribuye a reducir el aporte externo de forraje y crear fuentes alternativas de ingresos, por ejemplo, inoculando troncos con seta shiitake para obtener una producción comercial o generando biochar.

Finalmente, se han replicado las mejores prácticas en 20 fincas con más de 5.000 hectáreas en España, Italia y Portugal para demostrar que los modelos son efectivos.

Aunque el proyecto finaliza este mes de junio, el equipo iniciará posteriormente la fase ‘after-LIFE’, en la que seguirán avanzando en algunas líneas durante otros tres años.

El equipo del IRNASA-CSIC participante en el proyecto está compuesto por Ignacio Santa Regina, como investigador principal (IP), Álvaro Peix, Mariano Igual y el equipo de la Finca Muñovela, encabezado por Raquel Arroyo y José Luis Hernández Mulas.

Los profesionales del IRNASA-CSIC presentan más de una veintena de proyectos en desarrollo durante las I Jornadas de Excelencia Investigadora

Los días 15 y 16 de junio el Salón de Actos del IRNASA-CSIC acogió la celebración de las I Jornadas de Excelencia Investigadora, un foro de encuentro entre los profesionales del centro y puesta en común de los diferentes servicios científico-técnicos y proyectos en desarrollo actualmente.

En total, los profesionales del IRNASA-CSIC presentaron 22 proyectos y convenios en vigor sobre desarrollo sostenible de sistemas agroforestales y ganaderos, estrés abiótico, y procesos de degradación del medio ambiente y su recuperación; así como nueve servicios científico-técnicos (confocal, finca Muñovela, invernaderos y fitotrón, análisis e instrumentación, biblioteca, animalario y biología molecular), dos de ellos incipientes (colecciones y bioinformática y edición genética), que prestan servicio tanto a usuarios del propio centro como a usuarios externos (OPIs, universidades, empresas privadas, etc.).

La iniciativa, promovida por la Unidad de Excelencia del IRNASA-CSIC, tuvo como objetivo fomentar un mayor conocimiento entre los grupos de investigación del Instituto, mostrar su singularidad científica y técnica y promover el networking y la puesta en marcha de nuevas líneas de investigación y proyectos conjuntos.

En este sentido, la actividad contó con el apoyo del Instituto para la Competitividad Empresarial de Castilla y León (ICE) y la presencia de Elena Martín Espino, quien disertó con los asistentes sobre las oportunidades de financiación europeas de proyectos de I+D.

Las I Jornadas de Excelencia Investigadora se han organizado en el marco del proyecto “CLU-2019-05 Unidad de Excelencia IRNASA-CSIC”, financiado por la Junta de Castilla y León y cofinanciado por la Unión Europea (FEDER “Europa impulsa nuestro crecimiento”).

Logos de la Junta de Castilla y León y FEDER "Europa impulsa nuestro crecimiento"

Un proyecto nacional busca soluciones innovadoras para controlar enfermedades de las plantas

  • El IRNASA-CSIC forma parte del consorcio del proyecto SUPERA, que aplicará una nueva tecnología llamada ARN de interferencia para “apagar” genes específicos de microorganismos patógenos que causan graves daños en cultivos y bosques
  • La iniciativa cuenta con la financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN) y la Unión Europea a través de fondos Next Generation

Investigadores del Grupo de Interacción Planta-Microorganismo del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC) trabajan en un proyecto nacional que busca soluciones innovadoras para controlar enfermedades de las plantas, en concreto, aquellas causadas por hongos y otro tipo de microorganismos denominados oomicetos.

El proyecto, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN) y por la Unión Europea a través de los fondos Next Generation, está coordinado por Julio Javier Diez Casero, catedrático de la Universidad de Valladolid (UVa) en el Campus de Palencia, y cuenta con la participación de otras dos entidades, el centro tecnológico CARTIF y la empresa Idai Nature.

La base del proyecto es la utilización de una nueva tecnología llamada ARN de interferencia (RNAi), la cual permite “apagar” genes específicos mediante el empleo de pequeñas moléculas de doble cadena de ARN (dsRNA, por sus siglas en inglés). El objetivo es bloquear la expresión de algunos genes clave en los microorganismos patógenos para evitar que estos dañen a la planta.

En concreto, el proyecto se va a centrar en dos patógenos, el hongo Fusarium sp. y el oomiceto Phytophthora sp. El género Fusarium engloba a un grupo de hongos oportunistas ampliamente distribuidos en suelo y plantas, capaces de perjudicar gravemente a muchos tipos de cultivos, desde cereales a hortalizas, lo que produce pérdidas económicas importantes en la agricultura. Lo mismo sucede con Phytophthora, cuyas especies también son extraordinariamente dañinas para diferentes cultivos y bosques.

El principal reto tecnológico del proyecto es encontrar un “vehículo” eficaz para transportar esos dsRNA “silenciadores” de genes. Así, se probarán varios transportadores orgánicos, como liposomas artificiales y vesículas de membrana externa bacteriana, como posibles agentes de encapsulación que garanticen la durabilidad de los dsRNA en el campo, ya que el RNA se degrada con facilidad.

Los grupos de investigación de la UVa y CARTIF estudiarán y aplicarán estos transportadores y determinarán su potencial para controlar la infección de las plantas a través de las raíces o el sistema vascular, con el objetivo final de desarrollar un producto sostenible, eficaz y seguro para el manejo de enfermedades.

Evaluación del impacto ambiental

El proyecto dará un paso más con la evaluación agroecológica de los dsRNA. Así, el grupo investigador del IRNASA se encargará, finalmente, de determinar los efectos de los dsRNA en las poblaciones microbianas del suelo.

“En muchos estudios no se realizan este tipo de análisis, pero si el objetivo es llegar a comercializar el producto tiene que haber una evaluación del impacto ambiental. Queremos conocer esas implicaciones ecológicas desde el punto de vista microbiano. Si cuando se liberen los dsRNA van a tener una influencia en las poblaciones microbianas del suelo”, explica Ángel Valverde Portal, responsable del proyecto en el IRNASA-CSIC. “Las poblaciones de microorganismos del suelo cambian constantemente, el problema es que tras el uso de los dsRNA desaparezcan determinados microrganismos que realizan funciones importantes”, precisa.

Para realizar la evaluación del impacto ambiental se aplicarán enfoques bioquímicos y metagenómicos. Respecto al enfoque bioquímico, se medirán los perfiles de ácidos grasos característicos de determinados grupos microbianos para comprobar si hay un efecto y, en el caso de que lo haya, si es positivo, negativo o neutro.

En cuanto al enfoque metagenómico, permitirá realizar un estudio más detallado de los posibles cambios en las poblaciones microbianas. “Vamos a aplicar técnicas de secuenciación de última generación para investigar las poblaciones de bacterias, de hongos y de oomicetos. Esto nos permitirá ‘poner nombre’ a los microorganismos implicados”, agrega.

El proyecto ‘Sanidad vegetal sostenible mediante RNAi medioambiental para reducir el impacto de las enfermedades en la agricultura y los bosques (SUPERA)’/PLEC2021-008076, se inició a finales de 2021, tiene una duración de tres años y está dotado con cerca de 500.000 euros. Una firme apuesta por encontrar soluciones innovadoras y más sostenibles para controlar enfermedades de las plantas.

Un proyecto europeo del IRNASA-CSIC estudia hongos autóctonos para proteger la dehesa de plagas y enfermedades

  • LIFE MycoRestore busca el desarrollo económico rural a través de los recursos micológicos y las buenas prácticas forestales

El Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC) coordina el proyecto LIFE MycoRestore, que busca utilizar recursos micológicos y prácticas de manejo forestal para mejorar la salud de ecosistemas mediterráneos a la vez que trata de impulsar la economía local.

La iniciativa está dividida en tres grandes bloques. Micosilvicultura pretende establecer unas prácticas de manejo sostenible de micología y silvicultura para promover bosques resistentes a incendios y sequías. Micoeonomía trata de promover trabajos verdes para personas en riesgo de exclusión social, capacitándolos para reemplazar la producción de biomasa de bajo valor con trabajos de procesado de madera y producción de hongos innovadores de alto valor. En este bloque, se pretende también un enfoque de economía circular para las cadenas de suministro de producción de hongos y sustratos, estimulando las economías rurales. Finalmente, Micocontrol busca proporcionar una prueba de concepto sobre el uso de productos naturales de micocontrol y especies de hongos nativos para reducir la presencia de plagas o patógenos en los bosques.

“El objetivo general del proyecto es implementar prácticas tradicionales de silvicultura y prácticas micológicas innovadoras, para aumentar la resistencia de los bosques mediterráneos a las enfermedades y al estrés del cambio climático”, explica a DiCYT Álvaro Peix, investigador del IRNASA y coordinador del proyecto. Para lograrlo, se llevan a cabo plantaciones con árboles micorrizados e inoculaciones con hongos beneficiosos que pueden mejorar la salud de los ecosistemas forestales, haciendo que se enfrenten en mejores condiciones a adversidades como las sequías o el ataque de patógenos.

En particular, esta iniciativa está enfocada a la preservación de la dehesa, un ecosistema que “es único en términos de biodiversidad y en términos de economía rural sostenible, un motor económico importante para Salamanca y muchas zonas de España”, destaca el científico. Por ejemplo, para la enfermedad de La Seca aún no se ha encontrado una solución eficaz, porque “es muy compleja y se combina con otros factores de estrés como la sequía. Por eso es tan importante estudiar estas cuestiones, también relacionadas con el cambio climático”, apunta.

Una de las claves del proyecto es el uso de hongos como organismos de biocontrol, es decir, para que combatan a otros microorganismos causantes de enfermedades. Uno de los ejemplos más importantes es ‘Phytophthora’, un oomiceto causante de la enfermedad conocida como La Seca de la encina. El problema del chancro del castaño es diferente, ya que está causado por el hongo ‘Cryphonectria parasitica’, pero puede combatirse con cepas hipovirulentas de este hongo.

Hongos insecticidas

Los hongos también podrían servir como insecticidas, es decir, que tuvieran capacidad para proteger a los árboles de las plagas de insectos. “Los bosques de encinares y robledales se ven asolados por insectos del género ‘Cerambyx’”, comenta Peix. Lo mismo ocurre con la llamada culebrilla del alcornoque, ‘Coraebus undatus’, que tiene una gran importancia económica porque afecta a la producción de corcho.

En esa búsqueda de microorganismos que ayuden a proteger a los árboles y al ecosistema en su conjunto, hay una clara apuesta por los hongos autóctonos. “La legislación es muy restrictiva con el uso de organismos de fuera, así que el proyecto pivota sobre el aislamiento y el estudio de hongos autóctonos. Si se usan en los mismos lugares donde los encontramos de forma natural, no alteramos el ecosistema”, destaca el investigador del IRNASA. Además, al estar adaptados a ese entorno, se le supone una mayor efectividad. Algunos de los hongos que se están identificando pueden ser especies aún no catalogadas por la ciencia.

No obstante, el proyecto no solo incluye el estudio de los hongos, porque hay enfermedades cuya causa es muy compleja e involucra a diversos tipos de microorganismos, como la enfermedad de La Seca, que es una enfermedad polimicrobiana. “En mi laboratorio estudiamos microbioma bacteriano de la encina en relación con la enfermedad de La Seca. Hemos encontrado en parcelas de Salamanca algunas bacterias que ya han sido descritas en otras zonas de España y otros países como implicadas en esta patología, pero además comparamos encinas enfermas y sanas para explorar si hay otras nuevas implicadas”, señala Peix.

La dimensión económica
 En la parte de micoeconomía se buscan prácticas sostenibles en el marco de la economía circular y bioeconomía rural. “Cuando realizas estas prácticas en los bosques no solo mejoras la salud de estos ecosistemas y controlas las enfermedades, sino que generas unos beneficios ecosistémicos que ayudan a la economía local creando empleos verdes y aprovechando los productos que se generan”, comenta el experto. Por ejemplo, las talas controladas y selectivas mantienen a raya las enfermedades que afectan al arbolado y los incendios, pero esa madera también es un recurso que puede ofrecer un mayor rendimiento económico a los productores.

LIFE MycoRestore se está implementando a través de varias acciones de demostración. En España hay cuatro puntos en la provincia de Salamanca. En Valdelosa se realizan las prácticas sobre culebrilla del alcornoque; en Linares de Riofrío se trabaja el problema del chancro del castaño; en El Cubo de Don Sancho hay ensayos frente al insecto ‘Cerambyx’ que afecta al roble; y en La Alamedilla, en el Alto Águeda, se analiza cómo abordar La Seca de la encina. En Italia también hay experimentos relacionados con el chancro y la tinta del castaño, así como las podredumbres de la raíz de las coníferas. Además, en Cataluña y en Portugal se llevan a cabo acciones de micoeconomía.

Guía de buenas prácticas

El proyecto, que cuenta con otros socios nacionales como la Universidad de Valladolid y las empresas Mycelio, Volterra o IDForest, comenzó a mediados de 2019 y se prolongará hasta junio de 2023, así que aún queda por delante un año de trabajo, pero ya ha producido resultados tangibles, como una “Guía de buenas prácticas de identificación y control de algunas enfermedades comunes de los bosques mediterráneos” a disposición de cualquier productor o persona interesada (http://hdl.handle.net/10261/270412; DOI: 10.20350/digitalCSIC/14655).

Fuente: Agencia DiCYT (https://www.dicyt.com/noticias/un-proyecto-europeo-del-irnasa-estudia-hongos-autoctonos-para-proteger-la-dehesa-de-plagas-y-enfermedades)

LIFE. MycoRestore

Un proyecto europeo evalúa materias orgánicas para mejorar la salud de los suelos y mitigar el cambio climático

El IRNASA-CSIC coordina la parte española de una iniciativa que pretende recopilar datos de diversos países para mejorar la gestión de los suelos agrícolas

DICYT Varios centros españoles del CSIC, coordinados por el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC), participan en un proyecto europeo que trata de evaluar el comportamiento de distintas materias orgánicas para mejorar la salud de los suelos dedicados a distintas prácticas agrícolas y mitigar el cambio climático. La iniciativa, que se denomina EOM4SOIL (External Organic Matter for Climate Mitigation and Soil Health), acaba de arrancar y tiene una duración de tres años.

El principal objetivo es mejorar las prácticas de gestión en el manejo de los suelos agrícolas, en particular, antes del procesamiento y en la aplicación de materias orgánicas que pueden ser muy variadas, desde lodos de depuradoras hasta compost vegetal. Con respecto al impacto que estas prácticas agrícolas tienen en el cambio climático, los investigadores evaluarán el balance neto del almacenamiento de carbono en el suelo y la emisión de gases de efecto invernadero, por ejemplo, en parcelas representativas de viñedos y cultivos herbáceos, a partir de las distintas materias orgánicas. En cuanto a la salud de los suelos, van a cuantificar los efectos de su aplicación a los suelos, incluida la posible contaminación.

“A veces los suelos agrícolas tienen contenidos de materia orgánica muy bajos, sobre todo en países del sur de Europa. Por eso, se enriquecen con enmiendas orgánicas para aumentar la fertilidad”, explica a DiCYT Sonia Rodríguez Cruz, investigadora del IRNASA responsable del proyecto en España. El trabajo que se va a desarrollar a lo largo del proyecto se centra en recoger datos de experimentos de larga duración que se están llevando a cabo en Europa al menos desde hace cinco años, aunque algunos superan los 20. Durante todo este tiempo han aplicado distintas materias orgánicas a distintos suelos y cultivos y ahora es el momento de recopilar toda la información disponible sobre la evolución de estos suelos. “En estos ensayos se recogen tanto parámetros físico-químicos del suelo como parámetros biológicos, por ejemplo, sobre la estructura de las comunidades microbianas del suelo. La idea es recopilar todo en una base de datos”, explica.

Este proyecto, que se enmarca del programa H2020-EJP SOIL, cuenta con 14 socios distintos distribuidos por varios países de Europa (Francia, Bélgica, Dinamarca, Finlandia, Italia, Suecia, Suiza, Lituania, Turquía, Austria y España) y está liderado por los científicos franceses del Instituto Nacional de Investigación en Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (INRAE). Por parte de España, participan cinco centros del CSIC. El IRNASA-CSIC aporta los datos de experimentos de larga duración que se han realizado durante años en la finca de Muñovela con compost vegetal y sustrato postcultivo de champiñón recompostado. “Hemos ido midiendo datos tanto físico-químicos como biológicos a lo largo del tiempo y comprobando que eran útiles tanto para suelos de viñedos, que son muy pobres en materia orgánica, como para suelos cultivados con cereales”, comenta la investigadora.

El Instituto de Ciencias de la Vid y del Vino (ICVV-CSIC) de La Rioja tiene datos similares de otros ensayos. Por su parte, el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS-CSIC) cuenta con estudios que miden las emisiones de CO2 en relación a distintos tipos de materias orgánicas. El Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria de España (INIA-CSIC) se centra en los contaminantes orgánicos presentes en las enmiendas que se aplican a los suelos. Finalmente, el Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC) de Murcia está al cargo de la base de datos de las enmiendas orgánicas.

Los resultados van a servir para realizar modelos con recomendaciones para los agricultores acerca de las materias orgánicas más adecuadas en cada tipo de suelo y para cada tipo de cultivo, teniendo en cuenta las dosis específicas y otros detalles y factores asociados. A esta información, que se extraerá de la puesta en común de los datos disponibles en toda Europa, habrá que añadir la que salga de otra parte experimental con materias orgánicas que se consideren novedosas. Para comprobar sus efectos, también se aplicarán al campo y se medirán diversos parámetros.

El tipo de materia orgánica que se aplica es diferente según los distintos países. En general, en España se utilizan materias orgánicas compostadas, como por ejemplo compost vegetal o compost de estiércol. En el norte de Europa es común la aplicación de biochar, un producto orgánico que procede de la pirólisis cuyo origen puede ser similar, pero que posteriormente ha pasado por ese proceso de combustión de la biomasa. La dosis y el tipo de compost que se puede aplicar en cada cultivo está regulado, pero este proyecto puede servir para mejorar las recomendaciones, teniendo en cuenta otras consideraciones, como la contaminación que puede conllevar aplicar un tipo u otro de enmienda, o la disponibilidad de cada materia orgánica en distintos países y localizaciones.

Parcelas de trigo de la Finca Muñovela tratadas con las enmiendas orgánicas, a vista de dron./IRNASA.

Fuente: Agencia DiCYT

Un proyecto europeo estudia incrementar la diversidad de cultivos para luchar contra el cambio climático

El IRNASA analizará muestras de suelos sometidos a diferentes prácticas agrícolas para ver cómo influyen en la diversidad de hongos y bacterias, que a su vez contribuyen a capturar carbono

DICYT El Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA, centro propio del CSIC) participa en un nuevo proyecto europeo que se enmarca dentro del programa EJP SOIL, un consorcio que busca mejorar la gestión de los suelos agrícolas, de manera que contribuyan a resolver problemas como el cambio climático y la seguridad alimentaria. En concreto, la iniciativa que ahora se pone en marcha se encargará de estudiar el papel que puede tener la diversidad de cultivos durante los próximos cuatro años.

Prácticas como la rotación, con alternancia entre leguminosas y cereales, son habituales en el campo, pero los investigadores quieren probar también cuál es el efecto de otras propuestas, como la siembra de distintas especies vegetales en un mismo campo de cultivo. Con una mayor variedad, “los residuos orgánicos que se aportan al suelo serían más diversos y nuestra hipótesis es que esto repercutiría en el microbioma, en forma de una mayor diversidad de hongos y bacterias, y en la acumulación de carbono”, explica a DiCYT Ángel Valverde Portal, científico del IRNASA que participa en el proyecto.

El objetivo es que los suelos retengan carbono para que este disminuya en la atmósfera, de manera que se reduzca el efecto invernadero y, por lo tanto, la agricultura también contribuya a frenar el cambio climático. “La hipótesis fundamental con la que trabajamos es que la diversidad, tanto de materia orgánica como de los microorganismos que la acompañan, va a aumentar el secuestro del carbono”, apunta el científico. Si los cultivos son variados, habrá una mayor cantidad de microbios que degradan, precisamente, esa materia orgánica, contribuyendo a que el CO2 no se libere en la atmósfera, sino que quede almacenado en el suelo durante más tiempo.

Aunque todavía quedan muchos detalles por cerrar, los científicos trabajarán con cultivos habituales, como la avena, el trigo, la cebada o el maíz. La fertilización y el resto de las prácticas agrícolas serán las habituales, pero en lugar de sembrar una sola variedad de estos cultivos, “las semillas podrían estar compuestas de cuatro o cinco variedades de la misma especie”. Además de buscar esa mayor diversidad de la materia orgánica y de microorganismos, esta propuesta tiene otras implicaciones que pueden resultar beneficiosas para la rentabilidad del campo. “Cuando tienes una sola variedad, te la juegas a una carta, porque en función de sus características, la cosecha puede ser buena o mala un determinado año según las condiciones meteorológicas”, señala Valverde. En cambio, al trabajar con varias aumentan las opciones. “Quizá una de ellas ofrezca poco rendimiento si viene el año seco, pero otras más adaptadas a la sequía, aumentarían los beneficios”, comenta.

En otros casos, la propuesta es que en lugar de dejar una tierra en barbecho (una práctica agrícola tradicional que implica no sembrar para que el terreno se recupere), se podría optar por cultivos de cobertura, que ayudan a que no haya tanta erosión. De esta forma, a la hora de volver a sembrar el cultivo de interés agronómico, también habría aumentado la diversidad microbiana del suelo, ya que a los microorganismos les viene bien que haya mayor diversidad de plantas. Otra posibilidad es combinar diferentes tipos de cultivo dentro de una misma finca.

La labor del IRNASA será realizar el análisis de las muestras de suelos para determinar, precisamente, cuál es la diversidad de hongos y bacterias en cada caso. Otros socios del proyecto realizarán los ensayos en fincas experimentales, aunque aún está por decidir dónde, ya que en esta colaboración internacional participan un total de ocho países, liderados por Suecia. De esta forma, en los resultados entrarán en juego diversas variables, al margen del tipo de cultivo, como el clima y las características de los suelos. Por eso, “los análisis estadísticos también serán fundamentales”, comenta el experto del IRNASA, “crearemos distintos modelos matemáticos para modular la influencia de distintos factores en el resultado final”.

Aunque el objetivo del proyecto se ciñe al estudio de estos factores dentro de una agricultura tradicional, los científicos tienen en cuenta que aumentar la diversidad microbiana también redunda en una mejora de la producción, de forma que haría falta menos fertilizante convencional, un elemento contaminante de aguas y suelos que, además, contribuye a disminuir la diversidad de microorganismos. “La fertilidad del suelo está unida a la diversidad microbiana, pero hay que tener en cuenta que la actividad agrícola más común, con tractores y mucho movimiento de tierras, es mala por ejemplo para los hongos, porque el micelio que se extiende por el suelo en forma de grandes redes se rompe con mucho laboreo”, destaca el investigador. En ese sentido, la tendencia actual implica manipular menos el terreno, realizando una agricultura de precisión a la hora de sembrar, evitando arar en exceso o quemar rastrojos.

En líneas generales, la agricultura tiene un efecto negativo sobre el cambio climático, ya que un bosque captura más carbono que un suelo dedicado a la actividad agrícola. Sin embargo, hay otra vertiente muy importante: hacen falta más alimentos en el mundo. Por eso, es necesario lograr que la producción agricultura sea más respetuosa con el medio ambiente. “La agricultura tradicional ha sido muy buena para la alimentación humana, pero desde el punto de vista medioambiental ha causado daños y proyectos como este buscan soluciones”, comenta el científico del IRNASA.

El proyecto apenas está dando sus primeros pasos, ya que la primera reunión ‘online’ se celebrará la semana que viene. En el futuro, es probable que uno de los encuentros presenciales tenga lugar en Salamanca. El resultado final de los estudios se plasmará en un documento para aconsejar a los agricultores qué prácticas son mejores.

De izquierda a derecha, Cristina Frade Lago, Virginia Gascón Galán, Ángel Valverde Portal y José Mariano Igual Arroyo.