Científicos brasileños trabajan para transformar el agave en la ‘caña de azúcar del semiárido’

El objetivo es desarrollar una alternativa para la producción de bioenergía que pueda cultivarse en este tipo de zonas en expansión en Brasil y en el mundo. Los resultados se dieron a conocer durante la FAPESP Week Italia

Por Karina Toledo, desde Bolonia  |  Agência FAPESP – Los cambios climáticos han venido provocando un crecimiento del área con clima semiárido en Brasil. Datos del Centro Nacional de Monitoreo y Alertas de Desastres Naturales (Cemaden) y del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe) del país sudamericano indican una expansión de 7.500 kilómetros cuadrados anuales desde 1990, una superficie equivalente a cinco veces el área de la ciudad de São Paulo. Y un fenómeno análogo se ha venido observando en algunas regiones de Europa y en el norte de África.

Con esto en mente y con el anhelo de hallar soluciones tendientes a mitigar las alteraciones climáticas, un grupo de científicos brasileños se abocó a la búsqueda de plantas con potencial empleo en la generación de bioenergía y que pueden cultivarse en zonas donde el clima no es favorable al cultivo de la caña de azúcar. Así fue como se puso en marcha el estudio del Agave, un género de plantas suculentas que abarca a más de 200 especies y que se emplea abundantemente en México para la elaboración del tequila.

Este trabajo se lleva adelante con el apoyo de la FAPESP en el marco del proyecto Brazilian Agave Development (Brave), una colaboración en la cual toman parte la Universidad de Campinas (Unicamp), la empresa Shell y otras instituciones educativas y de investigación como Senai Cimatec (el Campus Integrado de Manufactura y Tecnología del Servicio Nacional de la Industria, una iniciativa sin fines de lucro de la Confederación Nacional de la Industria de Brasil), la Universidad Federal de Recôncavo de Bahía (UFRB), la Universidad de São Paulo (USP) y la Universidad Estadual Paulista (Unesp). Y sus más recientes resultados los dio a conocer el pasado 14 de octubre, durante la FAPESP Week Italia, el profesor del Instituto de Biología de la Unicamp (IB-Unicamp) Marcelo Falsarella Carazzolle, quien coordina la iniciativa junto a Gonçalo Pereira, también del IB-Unicamp. El referido evento, que culminó el día 15 de octubre, se organizó en colaboración con la Alma Mater Studiorum − Università di Bologna (Unibo).

Falsarella Carazzolle: incluso en el semiárido, la competencia con las malezas es grande (foto: Karina Toledo/Agência FAPESP)

“En Brasil la principal especie cultivada es Agave sisalana, cuyas hojas se emplean en la fabricación de la fibra de sisal. Pero en ese proceso se aprovecha únicamente un 4 % de la planta, lo que genera un gran volumen de residuos que en la actualidad queda en el campo degradándose”, comentó el investigador. “Con todo, es posible generar bioenergía tanto con el jugo extraído de las hojas, que es rico en inulina, un tipo de azúcar, como con el bagazo, que es rico en celulosa. Aparte de las hojas, la piña o el corazón del agave también acumula mucha inulina que puede utilizarse. Estas plantas requieren menos agua y fertilizantes [en comparación con la caña de azúcar], crecen en cinco años y generan 800 toneladas de biomasa por hectárea.”

La investigación del grupo cuenta con financiación de la FAPESP en el marco de los proyectos 20/02524-0, 22/09394-5, 23/16853-4 y 24/06624-0.

Los investigadores han recolectado diferentes especies de agave en todo Brasil y en países como México y Australia para componer un banco de germoplasma. Y estudian el fenotipo de las plantas, mediante el análisis de la composición de los azúcares, de la tasa de fotosíntesis y de su crecimiento: qué irrigación requiere y su relación con el suelo, entre otros factores. Con base en esta información, desarrollan estrategias tendientes a superar los retos que reviste la transformación del agave en “la caña de azúcar del semiárido”.

Una de las principales dificultades reside en que la levadura que normalmente se emplea en la producción de etanol, que es la Saccharomyces cerevisiae, carece de capacidad para metabolizar la inulina, que es un polímero de la fructosa y debe hidrolizárselo para que libere azúcares fermentescibles. El grupo desarrolló una cepa genéticamente modificada a tal fin y la patente del proceso se registró en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI) de Brasil. También se desarrollaron y se patentaron levaduras modificadas para metabolizar la xilosa, uno de los azúcares existentes en el bagazo (lea más en: agencia.fapesp.br/52908).

Otro desafío ha residido en la búsqueda de bioestimulantes y fertilizantes capaces de acelerar la tasa de crecimiento del agave, que se considera lenta. “Estamos patentando un compuesto que aumenta dos veces [la tasa de crecimiento] e identificamos otros cuatro que se mostraron prometedores al evaluar sus bases moleculares y sus mecanismos de acción”, comentó.

Otro avance ha consistido en el desarrollo de una planta genéticamente modificada para ser tolerante al glifosato, uno de los herbicidas más aplicados en el mundo. “Patentamos el protocolo para la transformación genética del agave, pues incluso en el semiárido la competencia con las malezas es grande.”

El objetivo final del proyecto es hacer posible la producción no solamente de etanol con base en agave, sino también biometano, biohidrógeno y biochar.

La agricultura de precisión

La conferencia de Falsarella Carazzolle integró un panel abocado al debate del sistema agroalimentario y el desarrollo sostenible. Otros participantes fueron Lucas Rios do Amaral, de la Facultad de Ingeniería Agrícola (Feagri) de la Unicamp, y Valda Rondelli y Matteo Vittuari, ambos del Departamento de Ciencias Agrícolas y Alimentarias de la Unibo. La coordinación de la mesa estuvo a cargo de José Paulo Molin, docente de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq-USP).

“La agricultura ha venido creciendo rápidamente en Brasil. La producción empezó a ganar escala en el país entre las décadas de 1950 y 1960. El starting point de este proceso fue el comienzo de la mecanización, que hizo posible los cultivos en grandes áreas. Y esto está íntimamente ligado a la llegada de los inmigrantes, provenientes fundamentalmente de Italia y Alemania. Y ellos aún están hoy en día en el país, bajo la forma de grandes empresas [productoras de máquinas agrícolas]”, contextualizó Molin. “Ahora estamos dando el próximo paso que es la automatización. Esto comprende herramientas de inteligencia artificial integrada en las máquinas, por ejemplo”, dijo el profesor de la Esalq al introducir el tema abordado en la conferencia de Rios do Amaral, quien presentó los resultados de un proyecto financiado por la FAPESP.

Rios do Amaral: la fertilización es uno de los recursos más importantes para Brasil, pues nuestros suelos son pobres (foto: Karina Toledo/Agência FAPESP)

“Necesitamos incrementar la producción de alimentos porque la población está creciendo. Pero hay que optimizar el uso de los recursos naturales, para que el proceso se vuelva más sostenible. La fertilización es uno de los recursos más importantes para nosotros, pues en Brasil los suelos son pobres. El uso inadecuado de fertilizantes eleva los costos de la producción y causa impactos en el medio ambiente. Con este panorama, la agricultura de precisión se convierte en una alternativa”, explicó Rios do Amaral.

Existe una gran variabilidad en la calidad del suelo en las áreas agrícolas y el hecho de tratar todas esas zonas de manera homogénea constituye un desperdicio de recursos, añadió el investigador. Para evitarlo, los agricultores deben contratar a empresas que analizan en sus laboratorios esa variabilidad mediante la recolección manual de innumerables muestras. Esos resultados dan origen a un “mapa de prescripción”, que indica dónde se hay que aplicar más o menos un determinado producto.

El objetivo del proyecto de Rios do Amaral consiste en optimizar la recolección de muestras mediante datos obtenidos por teledetección (vía satélite y con drones) y proximal (aparatos embarcados en tractores, por ejemplo). “No me enfoco en suministrarle el mapa a los agricultores sino en brindarles soporte a los prestadores de servicios que lo hacen. Centenas de empresas se encargan de recolectar muestras para generar mapas. Procuro dotar de eficiencia a este proceso, de manera tal que sea preciso recolectar menos muestras para generar un mapa aún más preciso”, le explicó a Agência FAPESP.

Valda Rondeli presentó proyectos vinculados al desarrollo de vehículos autónomos de uso agrícola, tractores entre ellos. La idea es utilizar equipos inteligentes para obtener datos y desarrollar sistemas capaces de apoyar la toma de decisiones en las granjas. “Estamos en el tiempo del big data. Necesitamos usar la inteligencia artificial para manejar los datos y obtener la información correcta en el tiempo preciso”, puntualizó.

En tanto, Matteo Vittuar abordó el estímulo a las políticas públicas destinadas a promover la transformación del sistema alimentario y el desarrollo sostenible. También se refirió a la participación de los ciudadanos y las instituciones en este proceso y a la medición de los impactos de tales estrategias.