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Ciencia

Fertilizantes de nitrógeno, tan imprescindibles como contaminantes

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La población mundial ha aumentado de forma drástica desde la Revolución Industrial, especialmente en las últimas décadas. Por este motivo, la demanda de alimento para satisfacer sus necesidades no deja de incrementarse. La agricultura y la ganadería tienen la difícil tarea de alimentar a una población mundial en continuo crecimiento.

Bajo el sistema productivo agrícola actual, los fertilizantes nitrogenados inorgánicos son esenciales para mantener e incrementar los altos rendimientos de los cultivos.

Sin embargo, la síntesis y aplicación de fertilizantes nitrogenados implica una serie de efectos negativos. Entre ellos, destaca la producción de gases contaminantes como el óxido nitroso (N₂O), el amoníaco (NH₃) o los óxidos de nitrógeno (NOₓ). El óxido nitroso es un potente gas de efecto invernadero (hasta 300 veces más potente que el dióxido de carbono). Además, es el gas con más poder de destrucción de la capa de ozono.

Se calcula que la agricultura genera entre el 60 y el 70 % de las emisiones de óxido nitroso producidas por la actividad humana, asociadas en gran medida al uso de los fertilizantes.

Estrategias para reducir su uso


Actualmente, la Unión Europea promueve una economía circular basada en la reutilización y puesta en valor de subproductos. En esta línea, cobran relevancia las alternativas a los fertilizantes nitrogenados inorgánicos basadas en fuentes orgánicas, como el empleo de estiércol, purín y residuos de plantas de biogás.

Pero los problemas causados por ambos tipos de fertilizantes (orgánicos e inorgánicos) son similares: producción de gases contaminantes, eutrofización de las aguas si el manejo no es adecuado, etc.

En los últimos años, ha surgido la necesidad de ajustar las dosis de fertilizante y aplicar solo lo necesario en función de la producción esperada. De esta manera se minimizan los daños al medio ambiente a la par que se reducen los costes del agricultor. Todo ello, evitando que la producción se vea mermada por falta de nitrógeno.

El estiércol es una forma de fertilización nitrogenada orgánica.
Pascvii/Pixabay

A pesar de ello, los fertilizantes nitrogenados aún se utilizan en exceso en muchas zonas del mundo. Principalmente, en aquellos países con mayores rentas per cápita (países occidentales) y China.

Con el objetivo de minimizar el impacto de la actividad agrícola sobre el medio ambiente y no comprometer aún más la sostenibilidad de los agroecosistemas, deben utilizarse nuevas herramientas. Estas permitirán tomar decisiones para reducir los efectos secundarios negativos de la fertilización nitrogenada, como la producción de óxido nitroso.

Predicción de emisiones de óxido nitroso

Variables como la temperatura, la humedad y las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo influyen en el ciclo del nitrógeno de los agroecosistemas y, por tanto, en la generación de gases contaminantes. Esto hace que sea complicado predecir las emisiones originadas tras las aplicación de compuestos de nitrógeno en la agricultura.

El procedimiento más extendido consiste en realizar muestreos periódicos de gases y calcular las emisiones de forma lineal (método trapezoidal). Pese a su sencillez, este sistema no es capaz de estimar la incertidumbre o la variabilidad que puede ocurrir tras la aplicación de fertilizantes nitrogenados.

Otros métodos más novedosos, como los métodos bayesianos, se basan en probabilidades. El resultado es un abanico más amplio de emisiones posibles que ayudará a tomar decisiones para aumentar la sostenibilidad de la agricultura.

Un estudio con métodos bayesianos


En el marco de un equipo internacional de investigación, hemos realizado cuatro ensayos de campo en Gran Bretaña con dos objetivos:

  • Comparar los resultados obtenidos al utilizar diferentes fertilizantes nitrogenados: urea, nitrato amónico y urea con inhibidor de hidrólisis de la ureasa (un compuesto químico que reduce la producción de gases contaminantes y, especialmente, la del amoníaco).
  • Evaluar la capacidad del método trapezoidal y los métodos bayesianos para estimar emisiones de óxido nitroso.

Del total de nitrógeno aplicado, las pérdidas medias en forma de óxido nitroso supusieron un 0,60 % en el caso del nitrato amónico y un 0,29 % y un 0,26 % cuando se aplicó urea y urea con inhibidor de la hidrólisis de la urea, respectivamente.

Los métodos bayesianos predijeron con mayor precisión la incertidumbre que puede ocurrir tras aplicar fertilizantes nitrogenados. Nuestro trabajo demuestra así que estos modelos generan una información más ajustada a la realidad, previendo varios casos posibles para cada fertilizante en concreto y reduciendo la incertidumbre.

Por ello, estas herramientas serán de gran utilidad para la elección de una estrategia de fertilización nitrogenada más sostenible para la agricultura y el medio ambiente. El resultado se traducirá en menores pérdidas de nitrógeno aplicado y menores emisiones de gases contaminantes (óxido nitroso en este caso) a la atmósfera.

El siguiente paso debe ser utilizar los modelos bayesianos en condiciones climáticas y en suelos distintos a los estudiados hasta el momento. Por ejemplo, en zonas con clima mediterráneo, así como con fuentes orgánicas de nitrógeno.The Conversation

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

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Tips para una economía circular: Productos duraderos, reparables y reciclables

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Pixabay

En una sociedad desarrollada, el bienestar social se asocia a un poder adquisitivo suficiente para comprar bienes y servicios. Viviendas, coches, lavadoras, teléfonos móviles… Si a eso le sumamos que las poblaciones de países en vías de desarrollo quieren acceder (con todo el derecho) a una clase media igual o con las mismas oportunidades que la de los países más desarrollados, nos encontramos con un grave problema de escala global.

No existen suficientes recursos como para mantener a la población mundial. Solo los europeos necesitaríamos 2,8 planetas para satisfacer a la población con el ritmo y los patrones de consumo actuales.

La economía circular (EC) da respuesta a esto. Si los países más desarrollados dan ejemplo cambiando su manera de producir y consumir, los países en vías de desarrollo seguirán la misma senda. Un camino que generará más oportunidades de empleo y bienestar.

El papel de consumidores y productores


Todo comienza cuando el consumidor se encuentra un producto en el mercado y piensa que lo tiene que adquirir. Los patrones de consumo tienen un factor psicológico importante. En este sentido, se pueden distinguir diferentes tipos de compras:

  • Compras de primera necesidad. Como los alimentos, la ropa y el calzado.
  • Compras de comodidad o bienestar. Electrodomésticos, coches, ordenadores, móviles…
  • Compras impulsivas. Nuevamente ropa, calzado o nuevas tecnologías, por poner algunos ejemplos.

En cualquier caso, las políticas que abogan por modelos de consumo responsable hablan de actuar sobre los compradores. Pero no son los únicos implicados.

Si el mercado fuese pequeño, el poder de la demanda se impondría sobre la selección de productos ofertados. Con una población de 7 500 millones de personas que llegará a casi los 10 000 millones en el año 2050, la oferta gana a la demanda.

Podemos deducir, entonces, que los primeros pasos hacia una economía circular no corresponden solo a los consumidores, sino que exigen cambios en la producción de bienes y servicios.

Lo fundamental es acudir al principio. El ecodiseño consiste mejorar el diseño de los productos para facilitar su reutilización, su reciclado y para contribuir a que sean más fáciles de reparar o más duraderos. Esto conlleva un ahorro de recursos, fomenta de la innovación y amplia la oferta disponible para el consumidor.

De acuerdo a los principios del ecodiseño, los productos deberían asumir una serie de valores, muchos de ellos asumidos hace años, pero olvidados en la actualidad.

Reparabilidad


Una de las claves es diseñar productos que sean duraderos y fácilmente reparables, es decir, desmontables, incluso por el mismo usuario. En muchos casos actuales es más caro reparar ciertos productos (como los electrónicos) que comprar uno nuevo. El despilfarro de materiales valiosos es evidente.

Cuando se llama a un reparador, el precio del servicio depende de los siguientes factores:

Pr = Ppieza + Pvisita + Pmano obra + IVA

Pr: precio de la reparación.

Ppieza: precio de la pieza para el consumidor = precio coste + % beneficio.

Pvisita: precio de la visita = (coste del transporte + tiempo del operario in itinere).

Pmano de obra: precio del arreglo, en función del tiempo que emplea el operario.

Si queremos disminuir el coste de la reparación, ¿dónde se puede actuar a través de la EC?:

  1. En el precio de la pieza. Se pueden abaratar los costes de producción de las piezas manteniendo el % de beneficio, si se fabrican de forma modular y con materiales reciclados.
  2. En el precio de la visita. Es posible disminuir sensiblemente los costes asociados, si el fabricante o proveedor utiliza vehículos eléctricos o de bajo consumo o usa servicios multiasistencia, más distribuidos en el territorio.
  3. En el precio de la mano de obra. Si se diseña el producto de cara a mejorar su reparabilidad, el tiempo de reparación será menor y se podrá dar servicio con más frecuencia a otros consumidores.
  4. En el IVA. Se puede aplicar un IVA reducido para las reparaciones y la utilización de piezas fabricadas con materiales reciclados. Con este sistema, nadie pierde y gana la naturaleza.

Reciclabilidad


El diseño de un producto debe asegurar, además de su durabilidad y reparabilidad, que sea fácilmente desmontable. Esto facilitará la reutilización de sus piezas y su reciclabilidad en la fase de final de su vida útil.

De esta forma, disminuirán los costes finales y se fomentará el sistema de responsabilidad ampliada del productor. El propio productor se hace cargo del producto al final de su vida útil para aprovechar todos aquellos elementos que puedan reintroducirse en el sistema productivo.

Por ejemplo, un fabricante de móviles puede diseñar sin problema su producto de manera que al final de su vida útil pueda recuperarlo de manos del consumidor y extraer piezas o materiales valiosos para reutilizarlos en la fabricación de nuevos terminales.

Cambiar y mejorar los procesos de producción es factible. De este modo, se utilizan más eficazmente los recursos y se generen menos residuos. Esto puede crear oportunidades empresariales y estimular la innovación y el empleo, a la vez que se protege el medio ambiente.

 

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
The Conversation

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Cómo podemos ahorrar el agua que derrochamos cada día

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Alrededor del 90 % del agua que consumimos se utiliza para producir alimentos. Por lo tanto, son importantes unos sistemas de producción agrícolas adecuados y una buena elección de productos por parte de los consumidores.


El agua invisible utilizada en el proceso de producción de un bien cualquiera (agrícola, alimenticio o industrial) se denomina “huella hídrica”. Según datos de la Red de la Huella Hídrica (Water Footprint Network), para producir un kilo de legumbres se necesitan de media unos 3 000 litros de agua. Un kilo de ternera requiere de 15 000 litros de agua, pues hay que contabilizar la cantidad de agua que ha bebido el animal, el forraje que ha comido y los servicios que ha necesitado a lo largo de su vida (limpieza, veterinaria).

La distribución de la huella hídrica en los cultivos y ganadería varía mucho según el lugar, época del año, variedad y sistema de producción. Esto nos proporciona una excelente base de datos de partida para tener en cuenta el uso oculto del agua.

Cantidades de agua (litros) para producir una unidad de algunos bienes. Water Footprint Network (2018)

Una reciente publicación de la Comisión Europea en la revista Nature sobre la huella hídrica de las dietas en los principales países europeos (Reino Unido, Francia y Alemania) pone de manifiesto que un cambio en la dieta actual, con exceso de azúcares, grasas y carne, hacia una dieta saludable recomendada no solo es bueno para la salud. También reduce sustancialmente el consumo de recursos hídricos en unos rangos que van del 11 al 35 % al cambiar a una dieta saludable con carne, del 33 al 55 % a una dieta saludable basada en pescado y del 35 al 55 % al hacerlo a una dieta saludable vegetariana.

El enfoque que nos ofrece la huella hídrica ha generado un cambio de paradigma en la gestión de los recursos hídricos y la sostenibilidad del agua en este planeta azul. Proporciona otra manera de entender los usos del agua y deja clara la diferencia entre el uso directo en los domicilios y las fábricas, y el uso indirecto, relacionado con la materia prima agrícola y notablemente mayor.

Huella hídrica directa e indirecta. Aquapath-project

¿Qué podemos hacer?


Las opciones que tenemos para optimizar el uso del agua son variadas, tal y como plantea esta guía de Grace Communications. He aquí un breve resumen.

Opciones alimentarias:

  • Reducir el desperdicio de alimentos. La comida desperdiciada se suma a la energía y al agua desperdiciadas.
  • Probar el “lunes sin carne”. La producción de carne requiere más agua y combustibles fósiles que las verduras y los granos. Por lo tanto, omitir su consumo un solo día a la semana puede reducir nuestra huella hídrica y energética.
  • Apoyar la agricultura sostenible. En lo posible, compre alimentos de granjas sostenibles que minimicen el uso de pesticidas peligrosos y fertilizantes sintéticos. Esto reduce el uso energético y protege los cursos de agua de ser contaminados.

Opciones hídricas:

  • Ahorrar agua ahorra energía. Al utilizar menos agua en el hogar (mediante, por ejemplo, el uso de cabezales de ducha de bajo flujo y la reparación de fugas), una menor cantidad de agua va por el desagüe y debe ser canalizada y depurada en una planta de tratamiento.
  • Comprar menos cosas. La reutilización y reciclaje de los productos puede reducir nuestro uso de agua indirecto, lo que podría disminuir nuestro impacto en los recursos alimentarios y energéticos.
  • Decir no al agua embotellada. En 2006, se requirió el equivalente a más de 17 millones de barriles de petróleo para producir el plástico del agua embotellada en Estados Unidos.

Opciones energéticas:

  • Ser eficientes. Compre productos energéticamente eficientes (busque la etiqueta Energy Star) cuando reemplace sus electrodomésticos antiguos. Ahorrará energía y agua.
  • Fomentar la energía renovable. Los paneles solares eléctricos y muchos otros sistemas eléctricos renovables requieren poca o ninguna agua, a diferencia de las centrales eléctricas convencionales.
  • Cambiar a una fuente de energía verde. Elija opciones de energía verde disponibles a través de su compañía.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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Científicos españoles encuentran nueva forma de combatir la anemia de Fanconi

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📷 Pixabay | Contexto

Los padres de Pedro recibieron la noticia: su hijo de 5 años tenía anemia de Fanconi. Habían tenido que visitar hasta 5 hospitales para poder hallar la respuesta. Es una enfermedad terrible, devastadora y desesperante para cualquier familia y paciente.


La anemia de Fanconi es una enfermedad rara o poco frecuente, es decir, que afecta a un pequeño número de personas. Se caracteriza por un fallo de la médula ósea y predisposición al cáncer que se manifiesta en la mayor parte de los pacientes por la deficiente producción de células sanguíneas a edades muy tempranas. Algunos pueden ser tratados mediante el trasplante de células madre sanguíneas, pero muchas circunstancias tienen que coincidir: principalmente la suerte de tener un donante sano histocompatible. No es el caso de Pedro.

Sus padres, sin embargo, conocieron a otros progenitores en las mismas circunstancias. Los médicos les hablaron de la Asociación Española de Anemia de Fanconi, que fue creada en el año 2003 por algunos familiares de pacientes, junto con médicos e investigadores especializados en esta enfermedad. Gracias a la Asociación, que hace poco se convirtió en la Fundación Anemia de Fanconi, los padres de Pedro aprendieron un poco más de la enfermedad y, lo que es más importante, conocieron a las personas que les pueden ayudar a curar a su hijo.

Juan Bueren, director de la División de Terapias Innovadoras del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) de Madrid, es una de esas personas. Trabajar con una enfermedad rara de la que no se sabía casi nada hace 20 años no es fácil, pero recientemente el trabajo dio sus frutos. Un estudio publicado este mes en la revista Nature Medicine por Bueren y su equipo reveló una posible nueva terapia para pacientes con anemia de Fanconi que carecen de un donante de médula ósea y que tienen mutaciones en el gen más comúnmente afectado, el FANCA.

El tratamiento consiste en recoger las células madre de la propia sangre del paciente a través de un procedimiento denominado aféresis. En segundo lugar, se inserta la versión correcta del gen defectuoso en dichas células a través de un virus modificado. El proceso se realiza en un día. Finalmente, las células corregidas se reinfunden en el paciente, sin que este reciba ningún tratamiento de quimioterapia como el que se usa en los trasplantes con células de un donante sano.

Mutaciones contra mutaciones


Otro miembro del equipo de Bueren que ha contribuido significativamente al conocimiento de la anemia de Fanconi es Paula Río. La investigadora ha publicado el 19 de septiembre en la revista Cell Stem Cell los resultados de una investigación preclínica que corrige de otro modo distinto el defecto genético de la enfermedad.

En este caso se utiliza la conocida herramienta de edición genética CRISPR, que permite modificar el genoma mediante el corte en el ADN de las regiones deseadas y su posterior reparación por mecanismos naturales. En el caso de las células madre de la sangre, los cortes se reparan por el proceso llamado NHEJ, que con frecuencia introduce cambios en la secuencia, lo cual generalmente produce efectos indeseables en las células.

Paradójicamente, en este trabajo se demuestra que la generación de nuevas mutaciones dirigidas en células madre de pacientes con anemia de Fanconi constituye un procedimiento extraordinariamente sencillo que puede compensar de manera eficaz las mutaciones iniciales responsables de la enfermedad de estas células.

Con ello se restauran las propiedades que caracterizan a una célula madre sana, tal como son su elevada capacidad de división y su capacidad para reparar lesiones producidas por compuestos que dañan el ADN. Por su simplicidad y eficacia, esta estrategia podría utilizarse para el tratamiento de esta y otras enfermedades que afectan a las células madre de la sangre.

Todavía hay mucho trabajo por delante. Con suerte y tiempo, Pedro y muchos otros pacientes sin donantes de médula ósea histocompatible podrían tener una posibilidad de cura.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
The Conversation

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