Mentre la produzione agricola in tutto il mondo lotta con il declino della salute del suolo, Ricercatori australiani stanno studiando la produzione di un fertilizzante organico sostenibile a base di azoto ottenuto da biomassa cianobatterica acquatica, ideale per aree gravemente degradate che dipendono da fertilizzanti chimici.

"Molti suoli sono degradati e diventano meno fertili. Questo sfida l'agricoltura a produrre cibo di alta qualità sufficiente per sfamare la popolazione in continua crescita, ulteriormente aggravata dall'instabilità climatica che minaccia la produzione agricola, ", afferma la professoressa associata Kirsten Heimann, ricercatrice della Flinders University.

Scienziati in Australia, Gli Stati Uniti e l'Europa stanno testando un nuovo biofertilizzante ottenuto da un cianobatterio d'acqua dolce in rapida crescita Tolypothrix, che può fissare l'azoto dall'atmosfera senza la necessità di ulteriore fertilizzazione azotata, rendendo la biomassa economica da produrre rispetto ai biofertilizzanti alternativi di microalghe e macroalghe.

Questa forma di alghe azzurre non tossiche può essere coltivata in acqua dolce, e anche acque reflue leggermente saline o industriali come da centrali elettriche a carbone, il gruppo di ricerca ha trovato. La cattura del biocarburante può essere utilizzata anche per compensare i costi di produzione.

Gli input energetici per la produzione di biomassa Tolypothrix possono essere compensati dalla produzione di biogas, essenzialmente un gas ricco di metano per essiccare la biomassa per estrarre la ficocianina, integratore sanitario di alto valore, o per produrre biofertilizzanti liquidi e solidi ricchi di carbonio e azoto per rimediare all'infertilità del suolo.

In un recente articolo su Chemosphere, Dr. Heimann e colleghi in Australia, gli Stati Uniti e la Spagna studiano la produzione di Tolypothrix come una soluzione sostenibile per il miglioramento biologico del suolo, che, se combinato con il biogas o la polvere nutritiva simile alla spirulina, promette "forti ritorni economici per le comunità agricole regionali e remote".

"terreni australiani, in particolare nella fascia marginale del grano nell'Australia occidentale, sono strutturalmente degradati, che non può essere superato con applicazioni di fertilizzanti sintetici, " dice il Professore Associato Heimann, dal Flinders University Center for Marine Bioproducts Development in South Australia.

"Per migliorare la struttura del suolo, sono necessarie applicazioni di carbonio organico per restituire la capacità del suolo di sostenere un microbioma del suolo sano e migliorare lo scambio cationico dei nutrienti e la capacità di trattenere l'acqua".

I ricercatori affermano che la conversione della biomassa cianobatterica prodotta negli stagni prodotta su terreni agricoli fornirebbe un'importante fonte in situ di fertilizzante ricco di azoto rinnovabile, contribuendo anche a ridurre le emissioni di carbonio dalla produzione e dal trasporto di fertilizzanti chimici.

Si prevede un aumento della domanda di energia e cibo come conseguenza della prevista crescita della popolazione mondiale, previsto dalle Nazioni Unite per raggiungere 8,5 miliardi nel 2030, 9,7 miliardi entro il 2050 e 10,9 miliardi nel 2100.

Queste proiezioni incoraggiano la ricerca sui biofertilizzanti e sulla produzione di biogas attraverso la generazione di energia sostenibile utilizzando materiale organico di scarto della produzione controllata di biomassa come microalghe e cianobatteri multicellulari.

I ricercatori hanno precedentemente riportato una fissazione fotosintetica della CO2 da parte dei cianobatteri da 100 a> 200 tonnellate di CO2ha−1y−1 in condizioni di coltivazione all'aperto in stagni aperti, stagni di pista, fotobioreattori e bioreattori di crescita collegati.

A differenza di molte specie di cianobatteri, Tolypothrixsp., un cianobatterio d'acqua dolce, è filamentosa e forma aggregati che si flocculano, rendendo molto facile la raccolta da colture in sospensione, riducendo i costi di disidratazione fino al 90%, gli studi suggeriscono.

L'articolo, "Pre-trattamenti a biomassa del cianobatterio N2-fissatore Tolypothrix per la coproduzione di metano, " di C Velu, OP Karthikeyan, DL Brinkman, S Cirés e K Heimann, è stato pubblicato in Chemosfera