Efectos de la temperatura de pirólisis del biocarbón de tallos de tomate sobre la dinámica de lixiviación de amonio, nitrato y carbono orgánico disuelto en suelos arenosos

Convertir residuos agrícolas en un aliado del suelo

La agricultura moderna depende en gran medida de los fertilizantes nitrogenados para alimentar a una población creciente, pero en suelos arenosos y sueltos gran parte de ese fertilizante puede ser arrastrado por la lluvia o el riego. Esto no solo supone un gasto económico para los agricultores, sino que también puede contaminar las aguas subterráneas con exceso de nitrato, un riesgo para la salud especialmente en lactantes. En este estudio, los investigadores plantearon una pregunta sencilla con grandes implicaciones: ¿podemos transformar los tallos sobrantes de tomate en un material similar al carbón, llamado biocarbón, que ayude a los suelos arenosos a retener los nutrientes en lugar de dejarlos filtrarse?

Por qué los suelos permeables son un problema oculto

Los suelos arenosos actúan un poco como un colador. Sus partículas grandes dejan grandes espacios por donde el agua circula con rapidez, arrastrando nutrientes disueltos como el amonio y el nitrato. Cuando el nitrógeno se desplaza por debajo de la zona radicular, los cultivos ya no pueden usarlo y los agricultores tienen que aplicar más fertilizante. Al mismo tiempo, el nitrato que llega a las aguas subterráneas puede contribuir a problemas ambientales y de salud. Encontrar una forma de frenar esta fuga descendente de nutrientes, especialmente en regiones arenosas, es crucial tanto para la producción de alimentos como para la protección del agua potable.

Dar una segunda vida a los tallos de tomate

Los investigadores recogieron tallos sobrantes de tomate en fincas del sur de Egipto y los calentaron en condiciones de bajo oxígeno a tres temperaturas diferentes: relativamente baja, media y alta. Esto produjo tres tipos de biocarbón, cada uno con propiedades distintas como su alcalinidad, su contenido de carbono y la cantidad de sitios cargados para atraer nutrientes. Luego mezclaron cada tipo de biocarbón con un suelo muy arenoso en tres dosis diferentes, desde una aplicación ligera hasta una adición considerable, y llenaron con estas mezclas columnas altas de plástico. Durante varias semanas añadieron agua y una cantidad conocida de fertilizante de nitrato de amonio, recogiendo el agua que drenaba por el fondo para seguir cuánto nitrógeno y carbono orgánico disuelto se escapaba.

Cómo cambió el biocarbón el suelo y la lixiviación

Añadir biocarbón de tallos de tomate mejoró varias características básicas del suelo arenoso. Los suelos tratados retuvieron más agua, contenían más materia orgánica y tuvieron mayor capacidad de intercambio catiónico, una medida de la habilidad del suelo para retener nutrientes con carga positiva. El biocarbón de temperatura media fue especialmente eficaz en aumentar esta capacidad, mientras que el biocarbón de mayor temperatura volvió el suelo más alcalino. Todos los tipos de biocarbón incrementaron considerablemente la disponibilidad de potasio y fósforo, nutrientes clave para las plantas. Estos cambios muestran que los tallos carbonizados hicieron mucho más que permanecer en el suelo: remodelaron activamente su capacidad para almacenar agua y nutrientes.

Lo más importante es que el biocarbón redujo la cantidad de nitrógeno que se filtró desde el suelo arenoso. En todos los tratamientos, la cantidad total de amonio y nitrato que salió de las columnas disminuyó en comparación con el suelo sin biocarbón. El biocarbón de temperatura media fue el mejor reteniendo amonio, mientras que el de temperatura más alta redujo con mayor fuerza las pérdidas de nitrato, disminuyendo la lixiviación acumulada de nitrato hasta en aproximadamente un tercio. Al mismo tiempo, parte del carbono contenido en el propio biocarbón apareció en el agua de drenaje como carbono orgánico disuelto, especialmente al usar biocarbón de baja temperatura en dosis altas. Este carbono adicional disminuyó en el tiempo, lo que sugiere que la fracción más fácilmente lixiviable se lavó o descompuso rápidamente.

Qué significa esto para agricultores y el agua

Al final del experimento, los suelos que recibieron biocarbón de tallos de tomate no solo perdieron menos nitrógeno, sino que con frecuencia también retuvieron más nitrógeno disponible para las plantas que el suelo sin tratar, particularmente cuando se aplicaron carbones de temperatura media y alta a tasas más elevadas. En términos prácticos, esto significa que los agricultores que utilicen suelos arenosos enmendados de esta manera podrían obtener más rendimiento del mismo fertilizante mientras envían menos nitrato hacia el acuífero subyacente. El estudio sugiere que un biocarbón cuidadosamente producido a partir de un residuo agrícola común puede convertir arenas filtrantes y pobres en nutrientes en un medio de cultivo más eficiente y respetuoso con el medio ambiente.

Un paso hacia una agricultura más limpia e inteligente

Para el público en general, el mensaje principal es claro: en lugar de quemar o desechar los tallos de tomate, pueden «hornearse» para obtener un acondicionador del suelo de larga duración que ayuda a mantener el fertilizante en el campo y fuera del agua potable. El trabajo muestra que la temperatura utilizada para producir el biocarbón importa, porque controla cuánto retiene el material de las distintas formas de nitrógeno y cuánto carbono extra libera. Aunque estas pruebas se realizaron en columnas de laboratorio y no en campos reales, apuntan a una vía práctica hacia una agricultura más circular, donde los restos de cultivo se convierten en herramientas para mejorar la salud del suelo, aumentar la eficiencia del fertilizante y proteger las aguas subterráneas de la contaminación.

Cita: Amer, A.E., El-Desoky, M.A., Amin, A.EE.A.Z. et al. Pyrolysis temperature effects of tomato stems biochar on leaching dynamics of ammonium, nitrate, and dissolved organic carbon in sandy soil. Sci Rep 16, 9228 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41017-0

Palabras clave: biocarbón, suelo arenoso, lixiviación de nitrógeno, contaminación de aguas subterráneas, residuos de cultivo de tomate