Immagina che un terzo delle auto prodotte da Ford o GM non sia mai stato guidato nemmeno una volta, ma invece sono stati lasciati arrugginire e sono finiti in discarica. Questa esatta situazione è vera oggi in agricoltura, dove fino al 40% del cibo prodotto ogni anno negli Stati Uniti non viene mai mangiato.

Secondo l'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti, gli Stati Uniti generano oltre 39 milioni di tonnellate di rifiuti alimentari all'anno. Le fragole marciscono sulla vite per mancanza di lavoro per raccoglierle. Avanzi di cibo durante il trasporto, al supermercato o nelle nostre case. Si perde di più durante l'elaborazione, a causa di inefficienze e mancanza di mercati per i sottoprodotti.

I rifiuti alimentari contengono preziose sostanze nutritive che possono rendere il suolo più sano e produttivo. Il nostro gruppo di ricerca presso la Colorado State University sta lavorando con Leprino Foods, un fornitore globale di prodotti lattiero-caseari, esplorare il potenziale per trasformare il lattosio – lo zucchero naturale nel latte – in una risorsa che può migliorare la sostenibilità agricola.

Aiutare il terreno a trattenere l'umidità

La produzione di prodotti lattiero-caseari genera grandi quantità di materiali naturali avanzati, compreso il lattosio. Attualmente il mercato dominante per il lattosio è per la formula per bambini, ma aziende come Leprino producono più lattosio di quanto richiesto dal mercato dei formulati. Invece di mandare il resto in discarica, hanno collaborato con il nostro team presso la Colorado State University per esplorare potenziali usi agricoli per questo.

Leprino si è avvicinato a noi dopo aver osservato effetti drammatici in un semplice studio. Hanno notato che le piante in vaso trattate con lattobionato - una soluzione stabilizzata dai minerali - erano molto più tolleranti allo stress idrico. Ci hanno fornito una borsa di ricerca per esplorare ulteriormente i potenziali benefici del lattobionato per l'agricoltura.

Il lattobionato ha proprietà chimiche uniche:trattiene l'acqua nel terreno ed è ricco di energia (zucchero). Abbiamo ipotizzato che potesse trasformare i terreni in spugne, assorbendo l'acqua e conservandola nella zona di radicazione della coltura dove le piante potrebbero assorbirla facilmente.

Una condizione chiave per nutrire una popolazione mondiale in crescita è l'uso efficiente dell'acqua. Soprattutto quando le condizioni climatiche diventano più variabili e gli esseri umani esauriscono le falde acquifere, è essenziale ottenere più raccolto per goccia. La capacità del suolo di assorbire la pioggia e l'acqua di irrigazione e di immagazzinarla nella zona delle radici delle piante è fondamentale per un uso intelligente dell'acqua.

La ritenzione idrica del suolo può essere migliorata attraverso pratiche come l'agricoltura senza aratura e la semina di colture di copertura, e la consistenza del suolo può essere migliorata aggiungendo compost o letame. Ci sono anche alcuni prodotti commerciali, compresi i gel che migliorano la ritenzione di umidità del suolo. Ma per molti agricoltori queste opzioni sono troppo costose e il loro utilizzo è impraticabile. Per esempio, i grandi allevamenti (che sono fonti di letame) tendono a concentrarsi in poche aree ad alta produzione, e il letame è costoso da trasportare.

Molti altri scienziati e aziende stanno esplorando opportunità per sfruttare gli sprechi alimentari. Una sfida è che la maggior parte dei flussi di rifiuti alimentari contiene miscele complesse di diversi tipi di rifiuti che variano nel tempo, e può essere difficile creare un prodotto coerente. In contrasto, il lattobionato è chimicamente semplice e può essere prodotto costantemente in grandi volumi.

Frenesia alimentare microbica

Per vedere se il lattobionato potrebbe migliorare la ritenzione idrica del suolo, lo abbiamo testato su terreni agricoli soggetti a siccità in un esperimento di laboratorio. I risultati sono stati drammatici. Due settimane dopo l'aggiunta di lattobionato, abbiamo visto un aumento di sette volte del contenuto di umidità del suolo. Anche dopo due mesi, i suoli registrano ancora un aumento di tre volte. Per le piante, questo si traduce in un aumento del 40% della disponibilità di acqua.

Inizialmente pensavamo che qualsiasi beneficio derivante dall'aggiunta di lattobionato sarebbe stato di breve durata perché i microbi del suolo potrebbero romperlo rapidamente e consumarlo. E senza dubbio, le popolazioni microbiche nel suolo sono esplose dopo l'aggiunta di lattobionato. Però, abbiamo scoperto che persistono miglioramenti nella ritenzione idrica del suolo. Pensiamo che ciò potrebbe essere dovuto al fatto che i microbi si rimpinzano di lattobionato, muoiono rapidamente e si trasformano rapidamente in materia organica del suolo, un materiale spugnoso fondamentale per la salute del suolo e la ritenzione idrica.

Infatti, abbiamo scoperto che anche se i microbi consumavano lattobionato, i livelli di carbonio nel suolo – il principale componente della materia organica del suolo – erano quasi il doppio nei suoli trattati con lattobionato rispetto ai suoli non trattati. Questo risultato si aggiunge a un numero crescente di prove che possiamo ripristinare i nostri terreni nutrendo i microbi.

Nutrire il suolo in banca

Sebbene sembri che la somministrazione di lattobionato ai microbi renda il suolo più sano, è ancora possibile che il trattamento dei suoli con questo tipo di materiale ricco di carbonio possa ritorcersi contro l'agricoltura. I corpi microbici contengono molecole come proteine, grassi e acidi nucleici, che sono costituiti da carbonio, azoto, fosforo e altri elementi. Per aumentare la loro popolazione, i microbi hanno bisogno di bilanciare il carbonio in abbondanza con altri elementi. Di conseguenza, competono con le piante per questi nutrienti essenziali.

Ciò significa che le aggiunte di carbonio ai suoli agricoli potrebbero effettivamente ridurre i raccolti diminuendo la disponibilità di nutrienti - almeno, temporaneamente. Se i microbi assorbono sostanze nutritive durante i periodi di bassa richiesta della pianta, quando le piante sono piccole, potrebbero effettivamente aiutare a trattenere i nutrienti dal fertilizzante nella fattoria. Questo sarebbe un vantaggio importante, poiché i nutrienti applicati spesso vengono lavati via dai campi agricoli quando piove, alimentando l'inquinamento dei nutrienti nei fiumi e nei laghi.

Quando quei microbi muoiono più avanti nella stagione, i nutrienti potrebbero diventare disponibili per le piante quando ne hanno bisogno. In effetti, i corpi microbici potrebbero fungere da "batterie" per i nutrienti, conservarli in modo sicuro nel terreno fino a quando le piante non possono utilizzarli per la crescita.

Mentre il lattobionato ha mostrato grandi promesse in laboratorio, deve essere dimostrato sul campo. L'abbiamo testato su frumento invernale e mais in prove sul campo in Colorado. I primi risultati suggeriscono che a tassi di applicazione economicamente pratici, il lattobionato è utilizzato dai microbi naturali e quindi può favorire la salute del suolo.

Quindi dobbiamo testare il lattobionato in regioni come la California, dove l'acqua è una risorsa scarsa e la ritenzione idrica del suolo potrebbe essere migliorata. In definitiva, diventerà un'opzione praticabile solo se dimostreremo che il suo utilizzo fornisce un chiaro vantaggio economico agli agricoltori.

Deviare i sottoprodotti alimentari all'azienda agricola, dove possono aiutare a trattenere acqua e sostanze nutritive, è un modo per rendere più efficiente il nostro sistema alimentare. Innovazioni come questa potrebbero portare a un'economia circolare che riduce al minimo gli sprechi e ottimizza il nostro uso delle scarse risorse naturali.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.