Investigadores de EE. UU. desarrollan microesferas biodegradables que fijan nitrógeno y podrían reducir el uso de fertilizantes.
- 🦠 Bacterias fijadoras dentro de microesferas de alginato.
- 🌱 Entorno pobre en oxígeno, similar al de un nódulo vegetal.
- 🧪 Actividad probada en laboratorio, aún sin cultivos de campo.
- ♻️ Material procedente de algas y degradación gradual en suelo.
- 🚜 Posible apoyo futuro para reducir fertilizantes sintéticos.
Microesferas biodegradables que protegen bacterias capaces de captar nitrógeno del aire
¿Por qué importa?
La agricultura depende en gran medida de fertilizantes nitrogenados fabricados con un elevado consumo energético. Una tecnología capaz de mantener activas bacterias que aprovechan el nitrógeno del aire podría ayudar a que los cultivos necesiten menos fertilizante industrial. La clave está en demostrarlo fuera del laboratorio, con suelo real, raíces, sequías y cambios de temperatura. Ahí se decide todo.
Una pequeña cápsula para un problema agrícola enorme
El nitrógeno está por todas partes: compone cerca del 78 % del aire. Sin embargo, las plantas no pueden utilizar directamente esa reserva atmosférica para crecer. Necesitan formas de nitrógeno transformadas, como el amonio o el nitrato.
Durante décadas, la respuesta ha sido aplicar fertilizantes sintéticos. Han permitido elevar cosechas y sostener buena parte de la producción alimentaria mundial, aunque su fabricación requiere gas natural y mucha energía. Además, cuando la dosis no coincide con la demanda del cultivo, parte del nitrógeno termina en el agua, en la atmósfera o en el propio suelo en formas que agravan la contaminación.
Un equipo de la South Dakota State University, en Estados Unidos, ha ensayado otra vía: encapsular bacterias fijadoras de nitrógeno en pequeñas esferas de hidrogel. Estas microesferas buscan recrear, de forma artificial, el refugio con poco oxígeno que algunas plantas ya construyen alrededor de sus microorganismos aliados.
La propuesta resulta interesante porque no pretende modificar genéticamente el cereal ni reemplazar de golpe toda la fertilización. Aspira a diseñar un microhábitat donde bacterias comunes puedan seguir trabajando cuando llegan al suelo agrícola.
El obstáculo invisible: el oxígeno
Las bacterias utilizadas, Azospirillum brasilense y Herbaspirillum seropedicae, pertenecen al grupo de microorganismos capaces de fijar nitrógeno atmosférico. Para ello emplean una enzima llamada nitrogenasa, muy sensible al oxígeno.
Ese detalle complica el uso agrícola de estas bacterias. En un suelo abierto hay oxígeno, competencia de otros microorganismos, cambios de humedad y temperaturas variables. Un inoculante puede llegar vivo al campo y, aun así, perder rápidamente su capacidad de fijar nitrógeno.
Las leguminosas, como la soja o las judías, resuelven este problema mediante nódulos en sus raíces. También existe una variedad tradicional de maíz de Oaxaca, en México, cuyas raíces aéreas producen un mucílago que favorece comunidades bacterianas fijadoras de nitrógeno. La investigación estadounidense toma referencias de ambos sistemas naturales.
En lugar de intentar que el maíz convencional construya esas estructuras por sí mismo, los investigadores han creado un pequeño envoltorio externo. Una especie de nódulo portátil.
Alginato y calcio: una combinación con buenos resultados
Las esferas se fabricaron con alginato, un polímero natural obtenido de algas. Al entrar en contacto con sales metálicas, el material forma rápidamente una red gelatinosa capaz de atrapar bacterias y agua.
El equipo comparó seis formulaciones, preparadas con calcio, estroncio, zinc, níquel, cobre y aluminio. Las microesferas reticuladas con calcio ofrecieron los resultados más sólidos: mantuvieron menos oxígeno en su interior, encapsularon una alta proporción de bacterias y conservaron la actividad de la nitrogenasa en condiciones controladas.
En las esferas de calcio, Azospirillum brasilense mantuvo una actividad de nitrogenasa comparable a la observada en el cultivo de referencia de laboratorio. Herbaspirillum seropedicae también conservó actividad medible tras la encapsulación.
Es un avance relevante, con un matiz importante: la prueba mide la actividad de la enzima mediante un ensayo indirecto con acetileno. Todavía no demuestra que una planta de maíz o trigo haya recibido una cantidad útil de nitrógeno ni que haya mejorado su rendimiento. Ese paso sigue pendiente.
Cuando alimentar a la bacteria no basta
Las bacterias necesitan energía para transformar el nitrógeno del aire. Por eso, el equipo incorporó azúcares a algunas microesferas. El resultado fue desigual.
La glucosa aumentó la actividad de Herbaspirillum seropedicae, aunque redujo la de Azospirillum brasilense. La respuesta dependía, por tanto, de la especie bacteriana y del tipo de sustrato disponible. No hay una receta universal.
Esta diferencia deja una lección útil para futuros biofertilizantes: proteger bacterias no garantiza que funcionen igual en todas las condiciones. El diseño deberá ajustarse a la especie microbiana, el cultivo, el suelo y probablemente el momento de aplicación.
Una degradación lenta que presenta ventajas y dudas
Las microesferas de alginato cálcico perdieron alrededor del 73,67 % de su masa tras 120 días de incubación en suelo. Esa degradación gradual podría ayudar a mantener el microambiente durante buena parte del ciclo de cultivos como el maíz o el trigo.
A la vez, una esfera muy persistente puede retrasar la liberación de bacterias o del nitrógeno fijado. La estabilidad y la disponibilidad rápida de nutrientes no siempre avanzan al mismo ritmo. El siguiente diseño tendrá que encontrar un equilibrio: protección suficiente al principio y liberación ajustada al momento en que las raíces la necesitan.
También debe evaluarse qué ocurre con el calcio añadido, con la comunidad microbiana del suelo y con las formulaciones a escala agrícola. Que un material sea biodegradable no elimina por completo la necesidad de estudiar su comportamiento ambiental.
Qué impacto puede tener en el medio ambiente
Si estas cápsulas consiguen aportar nitrógeno útil a los cultivos, podrían reducir parte de la dependencia de fertilizantes sintéticos. Eso tendría implicaciones en varios frentes:
- Menor demanda de amoníaco industrial, cuya fabricación sigue muy ligada a combustibles fósiles en gran parte del mundo.
- Menor riesgo de pérdidas de nitrógeno hacia acuíferos y ríos si se reducen las dosis aplicadas y se sincroniza mejor el aporte con las necesidades del cultivo.
- Menor presión sobre el clima, ya que los excedentes de nitrógeno en el suelo pueden favorecer emisiones de óxido nitroso.
- Más protagonismo de la biología del suelo, un elemento central en la agricultura regenerativa y en estrategias de fertilización de precisión.
Nada de esto está demostrado aún para estas microesferas. El impacto ambiental real dependerá de su fabricación, transporte, dosis, eficacia en campo y capacidad para sustituir fertilizante convencional en lugar de añadirse como un insumo más.
Del laboratorio a una parcela: el trayecto pendiente
La investigación se encuentra en fase de laboratorio. Los autores reconocen que las pruebas se realizaron en sistemas simplificados, lejos de la complejidad de una parcela agrícola.
En el campo, las bacterias afrontarán lluvia, sequía, compactación, microorganismos competidores y variaciones de pH. Falta conocer cuánto nitrógeno fijan en esas condiciones, cuánto llega realmente a la planta y si el efecto compensa económica y agronómicamente la aplicación de las microesferas.
También serán necesarios ensayos con trazadores de nitrógeno para distinguir el nitrógeno captado del aire del que ya estaba disponible en el suelo o procedía de fertilizantes previos. Es la prueba decisiva.
Vía South Dakota State University
Más información: Prashant Dahal et al., Modulación de la actividad de la nitrogenasa de diazotrofos encapsulados mediante microambientes regulados por oxígeno y disponibilidad de carbono en perlas de hidrogel de alginato, Plant and Soil (2026). DOI: 10.1007/s11104-026-08876-y
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