Evaluación de dos biomezclas para la degradación de glifosato en sistemas de biofiltros biológicos
Nicolás Borrelli1, Juan Pucheta1,2, Bruno Varsallona1, Daniel Mazzarella3,1, Tomás Videla1 y Carlos Sarubbi1
1 Cátedra de Protección Vegetal. Universidad de Buenos Aires. FAUBA –2 Cátedra de Fitopatología. Universidad de Buenos Aires. FAUBA –3 CIAFA (Cámara de la Industria Argentina de Fertilizantes y Agroquímicos)
Introducción
El uso intensivo de productos fitosanitarios en la agricultura moderna plantea desafíos ambientales significativos, que incluyen la contaminación de suelos y aguas superficiales debido a prácticas inadecuadas de manejo. El glifosato, uno de los herbicidas más utilizados a nivel mundial, es altamente soluble en agua y puede permanecer en el ambiente si no se implementan estrategias adecuadas de mitigación (1).
Las camas biológicas (biobeds) han surgido como una solución efectiva para la degradación de plaguicidas en los puntos de carga y lavado de maquinaria agrícola. Este sistema, desarrollado inicialmente en Suecia, utiliza una biomezcla compuesta por suelo, material lignocelulósico y turba o compost, que favorece la proliferación de microorganismos degradadores de plaguicidas (2).
Uno de los aspectos más relevantes en el diseño de biobeds es la composición de la biomezcla, ya que afecta directamente la retención y degradación de los compuestos aplicados. La lignocelulosa, principal componente de la pared celular de las plantas (3), presente en materiales como paja y residuos de cultivos, actúa como una fuente de carbono que estimula la actividad microbiana y favorece la degradación de plaguicidas (4). En este estudio se evaluó la efectividad de dos biomezclas con diferentes fuentes de lignocelulosa para la degradación de glifosato y su metabolito aminofosfonato ácido aminometilfosfónico (AMPA) en un sistema de prototipos de biofiltros.
En la Figura 1 puede observarse el prototipo de cama biológica instalado en la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires (FAUBA) que permitirá el tratamiento de aguas remanentes de aplicación de parcelas experimentales.
Figura 1. Prototipo funcional de biofiltro instalado en la FAUBA para el biotratamiento de caldos remanentes y triple lavado de equipos construido siguiendo la norma IRAM 29561.
Materiales y Métodos
Preparación de las biomezclas: se elaboraron dos tipos de mezclas en donde fue modificado el material lignocelulósico con:
- Chipeo de poda: compuesta por restos vegetales de poda picados.
- Chipeo de maíz: elaborada con residuos del cultivo de maíz picado.
Ambos componentes fueron incorporados en proporciones preestablecidas del 50 % de la mezcla total para asegurar una estructura óptima que promueva la actividad microbiana. En cuanto al 50 % restante, se incorporó un 25 % de suelo del lugar y un 25 % de compost comercial.
Figura 2. Biofiltros en miniatura diseñados para la evaluación de degradación de glifosato en dos biomezclas: chipeo de maíz y chipeo de poda.
“La biomezcla de maíz mostró una mayor eficiencia en la degradación del glifosato en comparación con la biomezcla de poda”
Aplicación de glifosato: Se prepararon soluciones acuosas con una concentración de 0,0424 g de sal de glifosato por 400 ml, equivalente a 73,25 ppm de glifosato ácido. Estas soluciones se aplicaron a cada biomezcla en condiciones controladas. Los testigos tuvieron una aplicación de 400 ml de agua destilada.
Monitoreo y análisis: Se recolectaron muestras de agua de las biomezclas cada 15 días durante un período de 60 días totalizando 4 muestreos. Se analizaron las concentraciones de glifosato y su metabolito AMPA utilizando técnicas analíticas estandarizadas. Se empleó un diseño experimental factorial, considerando los factores tipo de biomezcla y tiempo. Los datos se analizaron mediante ANOVA y las medias se compararon utilizando la prueba de DGC con el software Infostat (5).
Figura 3. Toma de muestras de agua de los biofiltros miniatura para ser analizados en la Cátedra de Bioquímica de la FAUBA.
Resultados
La interacción entre los factores tipo de biomezcla y tiempo no fue significativa. Sin embargo, se observaron diferencias significativas en la degradación de glifosato entre las dos biomezclas. La biomezcla de maíz mostró una mayor eficiencia en la degradación del glifosato en comparación con la biomezcla de poda. A los 60 días, en algunas repeticiones con la biomezcla de maíz, no se detectaron niveles de glifosato ni de AMPA, suponiendo una degradación completa. En general, las concentraciones de glifosato disminuyeron progresivamente con el tiempo en ambas biomezclas, pero la tasa de degradación fue mayor en la biomezcla de maíz.
Tabla 1. Tabla resumen de promedios según biomezcla evaluada y día.
Figura 4. Curva de degradación de glifosato en partes por millón (ppm) en función del tiempo. Los días del eje x corresponden a la toma de muestras cada 15 días, siendo día 1: 15/11/24; día 2: 30/11/24; día 3: 15/12/24 y día 4: 30/12/24. En rojo la curva correspondiente a la biomezcla de chipeo de maíz. En celeste la curva correspondiente a la biomezcla de chipeo de poda.
Tabla 2. Evaluación de modelos e interacción entre factores. Analizado mediante el software estadístico Infostat
Tabla 3. Comparación mediante prueba post hoc por factores principales por separado. El estadístico utilizado fue DGC
Discusión
La mayor eficiencia de la biomezcla de maíz en la degradación de glifosato puede atribuirse a su contenido en materiales lignocelulósicos, que favorecen el desarrollo de microorganismos ligninolíticos, como los hongos de podredumbre blanca, conocidos por su capacidad para degradar compuestos complejos. Estudios previos han demostrado que las biomezclas ricas en paja o materiales similares aumentan la actividad de enzimas ligninolíticas, facilitando la degradación de diversos plaguicidas. Además, la estructura física de la biomezcla de maíz podría haber proporcionado una mejor aireación y retención de humedad, condiciones óptimas para la actividad microbiana (6).
La detección de AMPA, principal metabolito del glifosato, es relevante debido a su persistencia y potencial toxicidad. La ausencia de AMPA en las muestras de la biomezcla de maíz al final del experimento sugiere una degradación completa del glifosato, lo que es indicativo de una actividad microbiana eficiente.
“Uno de los aspectos más relevantes en el diseño de biobeds es la composición de la biomezcla, ya que afecta directamente la retención y degradación de los compuestos aplicados”
Conclusiones
Este estudio resalta la importancia de seleccionar adecuadamente los componentes de las biomezclas en sistemas de camas biológicas para la degradación eficiente de plaguicidas como el glifosato. La biomezcla elaborada con residuos de maíz demostró ser más efectiva que la de restos de poda, posiblemente debido a su mayor contenido de materiales lignocelulósicos que favorecen la actividad microbiana degradadora. Estos hallazgos aportan información valiosa para el diseño y optimización de sistemas de biorremediación en suelos contaminados por plaguicidas, contribuyendo a prácticas agrícolas sostenibles y responsables con el medio ambiente.
Agradecimientos
Este trabajo fue financiado por la Cámara de la Industria Argentina de Fertilizantes y Agroquímicos (CIAFA).
Referencias
- Greenpeace México. (2021). Glifosato: herbicida y agente cancerígeno. Greenpeace. https://www.greenpeace.org/mexico/blog/9205/glifosato-herbicida-agente-cancerigeno/
- Castillo, M. P., Torstensson, L., & Stenström, J. (2008). Biobed composition and pesticide degradation efficiency. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56(4), 1052-1058.
- Cuervo, L., Folch, J.L., Quiroz, R.E. (2009). Lignocelulosa como fuente de azúcares para la producción de etanol. BioTecnología, 13(3), 11-25. https://www.researchgate.net/profile/Jorge-Folch-Mallol/publication/266610846_Lignocelulosa_Como_Fuente_de_Azucares_Para_la_Produccion_de_Etanol/links/54451eba0cf2f14fb80e9651/Lignocelulosa-Como-Fuente-de-Azucares-Para-la-Produccion-de-Etanol.pdf
- Castillo, M. del P., & Torstensson, L. (2007). Effect of biobed composition, moisture, and temperature on the degradation of pesticides. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(14), 5725-5733. https://doi.org/10.1021/jf0707637Coppola, L., Castillo, M. del P., Monaci, E., & Vischetti, C. (2007). **Adaptation of the biobed composition for chlorpyr
- Di Rienzo J.A., Casanoves F., Balzarini M.G., Gonzalez L., Tablada M., Robledo C.W. InfoStat versión (2020). Centro de Transferencia InfoStat, FCA, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. URL http://www.infostat.com.ar
Cesio, M. V., Heinzen, H., Rodríguez, C., Rezende, S., Besil, N., Hladki, R., Archondo, L., Gérez, N., Ehrlich, N., Banchero, L., Rodríguez, N., & Pastori, M. (2019). Informe final (Período junio 2018 – diciembre 2019). Acuerdo FAO-FUNDAQUIM, Proyecto GCP/URU/031/GFF. Recuperado de https://www.gub.uy/ministerio-ambiente/sites/ministerio-ambiente/files/documentos/publicaciones/Informe_Final_-_Camas_Biologicas.pdf
