El Instituto de Procesos Sostenibles de la Universidad de Valladolid y la Universidad de Almería llevan varios años trabajando de forma conjunta en el tratamiento de purines con tecnologías verdes basadas en microalgas
Greenfarm: una revolución verde para la sostenibilidad agroganadera
Elena M. Rojoa,b, Pedro A. García-Encinaa,b, F. Gabriel Acién-Fernándezc, José María Fernándezc, Ámbar Moraa, Silvia Boladoa,b
aInstituto de Procesos Sostenibles, Universidad de Valladolid
bDepartamento de Ingeniería Química y Tecnología de Medioambiente, Universidad de Valladolid
cDepartamento de Ingeniería Química, Universidad de Almería
21/02/2024
En las explotaciones ganaderas se generan cantidades importantes de emisiones y residuos, que requieren un tratamiento, lo que puede suponer un incremento en el coste productivo. La agricultura precisa la aplicación de fertilizantes, bioestimulantes y pesticidas, que mejoren el rendimiento de las cosechas, cuyo coste se ha incrementado de forma importante en los últimos años, y cuya producción tradicional consume recursos no renovables. La aplicación del concepto de economía circular en este sector permitiría recuperar los contaminantes presentes en los purines generados en las granjas, como materia orgánica, nitrógeno y fósforo en forma de productos de uso agrícolas. Es preciso, para ello, desarrollar procesos sostenibles que garanticen la rentabilidad y seguridad de los cultivos, a la vez que eviten la contaminación.
En este contexto, el Instituto de Procesos Sostenibles de la Universidad de Valladolid y la Universidad de Almería llevan varios años trabajando de forma conjunta en el tratamiento de purines con tecnologías verdes basadas en microalgas, de fácil manejo, capaces de depurar las aguas residuales ganaderas. Las microalgas crecidas en estos sistemas de tratamiento contienen componentes valiosos que han demostrado gran eficacia como bioestimulantes y biopesticidas con diferentes tipos de cultivos. El tratamiento de aguas residuales con microalgas y su posterior valorización para uso agrícola han emergido como una solución fascinante y sostenible para reducir el impacto ambiental de las instalaciones ganaderas, y producir sustitutos de fertilizantes y biopesticidas químicos que puedan mejorar la productividad agrícola y disminuir el coste de producción (Figura 1).
El trabajo de investigación básica y aplicada desarrollado durante varios años, con financiación del Ministerio de Economía y Competitividad, el Ministerio de Ciencia e Innovación, la Junta de Castilla y León y la Junta de Andalucía ha permitido desarrollar y optimizar estos procesos, garantizando la seguridad y eficiencia de los productos obtenidos. Como última etapa de este trabajo, el proyecto Greenfarm con financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación, con fondos Next Generation de la Unión Europea ha permitido implementar plantas de demostración en explotaciones agrícolas y ganaderas y realizar evaluaciones tecnoeconómicas y ambientales y estudios de mercado de cara a la aplicación en campo de estos procesos. Este artículo explora el emocionante mundo de las microalgas y su papel revolucionario en estos sectores tan importantes para nuestra economía.
Figura 1. Concepto del proyecto Greenfarm.
1) La magia de las microalgas
Las microalgas han sido tradicionalmente conocidas por su papel en la producción de oxígeno y sus usos en la industria alimentaria como suplementos o en la cosmética o farmacéutica, aunque es importante destacar el gran potencial que podrían tener para el sector ganadero y agrícola. Las microalgas son organismos microscópicos que realizan la fotosíntesis y crecen utilizando grandes cantidades de agua, CO2 y nutrientes como carbono, nitrógeno y fósforo. Habitualmente, las algas son cultivadas empleando fertilizantes químicos, lo que conlleva grandes costes de producción, resultando viable únicamente su empleo para obtener productos de alto valor con un mercado económico muy limitado. Sin embargo, en Greenfarm se han empleado los purines de cerdos como una alternativa sostenible para el cultivo de las microalgas. Los residuos ganaderos contienen todos los nutrientes necesarios para el crecimiento de las microalgas, y su empleo permite reducir los costes. Se consigue, simultáneamente, tratar las aguas residuales y producir una biomasa valiosa. Por otra parte, El medio de cultivo puede ser enriquecido con dióxido de carbono procedente de calderas o motores de combustión, actuando como sistemas de captación y contribuyendo a la reducción de gases de efecto invernadero.
Las microalgas crecidas en purines no pueden emplearse para consumo humano, pero los estudios realizados en esta investigación han probado su seguridad para uso agrícola. La obtención de biofertilizantes o bioestimulantes a partir de estas microalgas se realiza de forma muy sencilla y económica, siendo una materia prima con gran potencial que no había podido ser aprovechada hasta ahora en la agricultura, debido a los elevados costes que suponía el crecimiento de algas en aguas limpias empleando fertilizantes.
2) Beneficios de las microalgas en agricultura y ganadería
Las microalgas pueden ofrecer muchos beneficios dentro la agricultura y la ganadería, y su uso está siendo explorado como una estrategia sostenible para mejorar la productividad de la agricultura y reducir el impacto ambiental de estos dos sectores. Algunos de estos beneficios clave son:
- Biorremediación: las microalgas pueden utilizarse para el tratamiento de los residuos ganaderos, absorbiendo y eliminando la materia orgánica y los nutrientes en exceso y a la vez mejorando la calidad del agua, lo cual permitiría reducir la emisión y el impacto de estos residuos en el medio ambiente.
- Reducción de emisiones: las microalgas transforman y acumulan los nutrientes presentes en las aguas residuales, reduciendo considerablemente las emisiones. Además, pueden emplearse para captar CO2 producido por calderas o motores de combustión, contribuyendo a reducir los gases de efecto invernadero.
- Biofertilizantes: las microalgas producidas, tras un sencillo procesado, pueden actuar como biofertilizantes, proporcionando nutrientes esenciales como nitrógeno y fósforo, así como otros micronutrientes. Estos bioproductos pueden mejorar la salud del suelo agrícola y aumentar la productividad de los cultivos, sustituyendo a los fertilizantes químicos con alto impacto ambiental.
- Bioestimulantes y biopesticidas: las sustancias bioactivas producidas por las microalgas, como hormonas de crecimiento y compuestos bioactivos, pueden estimular el crecimiento de las plantas, mejorar la germinación y aumentar la resistencia de los cultivos a enfermedades y condiciones estresantes.
3) Desafíos superados
Las microalgas tienen un gran potencial en la agricultura y ganadería, y se han desarrollado tecnologías sencillas, de bajo coste, robustas y fáciles de operar para su implementación en campo. Además, desde el punto de vista ambiental, se trata de una propuesta beneficiosa que disminuye la huella de carbono de los procesos analizados. En términos económicos, los estudios realizados con la tecnología actual demuestran que el proceso es viable y rentable, con un balance económico positivo, permitiendo recuperar la inversión en un periodo de tiempo razonable, aún sin ayudas o subvenciones.
El estudio de mercado confirma la necesidad tanto del tratamiento de los residuos ganaderos como de la producción sostenible de biofertilizantes, bioestimulantes y biopesticidas. Cabe esperar que los beneficios económicos vayan en aumento, teniendo en cuenta las tendencias sociales y legislativas en cuanto a tratamiento de la contaminación y consumo de recursos no renovables. Existe, además, un margen de mejora y se continúa trabajando para seguir reduciendo los costes de producción, cosechado y procesado de las microalgas. Por lo tanto, el futuro de las microalgas en la agricultura y ganadería es muy prometedor y su consolidación en el sector dependerá de la confianza y decisión para implantar este tipo de soluciones.
4) Entonces, ¿las microalgas son de verdad viables?
Con un enfoque adecuado, las microalgas sí podrían convertirse en una herramienta valiosa para mejorar la sostenibilidad de la agricultura y ganadería. El Instituto de Procesos Sostenibles (ISP) de la Universidad de Valladolid, en colaboración con la Universidad de Almería, ha estado estudiando estos años la sostenibilidad de estos microorganismos en la biorremediación de residuos ganaderos como los purines de cerdo y la producción de bioestimulantes dentro del proyecto GREENFARM, demostrando la viabilidad del proceso y alcanzando hasta un 48% de menores costos anuales para 1 ha en comparación con un fertilizante comercial, siendo así mismo más beneficioso el cosechado de la biomasa algal con sistemas de membranas que el convencional con centrífugas (un 28% menos de impacto ambiental en la huella de carbono).
Por lo tanto, las microalgas han demostrado ser aliadas valiosas en la búsqueda de prácticas agrícolas y ganaderas más sostenibles y eficientes. Desde la biorremediación de residuos ganaderos hasta los bioestimulantes que mejoran la salud de las plantas reduciendo la dependencia de productos químicos, las microalgas están desempeñando un papel esencial en la transformación de estos sectores. A medida que avanzamos hacia un futuro más sostenible, estos pequeños organismos acuáticos podrían ser la clave para cosechas más saludables y un medio ambiente más equilibrado.
Las microalgas tienen un gran potencial en la agricultura y ganadería, y se han desarrollado tecnologías sencillas, de bajo coste, robustas y fáciles de operar para su implementación en campo
