En el marco del Día Internacional de la Conservación del Suelo, especialistas del CETAM estudian el rol de los microorganismos en la recuperación de ecosistemas afectados por la contaminación con metales pesados y los incendios forestales.
Cada 7 de julio se conmemora el Día Internacional de la Conservación del Suelo, una fecha que invita a reflexionar sobre la importancia de este recurso para la biodiversidad, la seguridad alimentaria y la regulación del clima. En este contexto, investigadores del Centro de Tecnologías Ambientales (CETAM) de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM) destacan el aporte de la microbiología ambiental y de soluciones biotecnológicas que buscan recuperar suelos degradados por la contaminación y los incendios forestales.
Mucho más que una superficie donde crecen las plantas, el suelo constituye un ecosistema vivo y complejo que regula procesos esenciales para el funcionamiento de los ecosistemas terrestres. En él se almacenan nutrientes, circula agua, se captura carbono atmosférico y habita una enorme diversidad de microorganismos responsables de mantener la fertilidad y el equilibrio ecológico.
Sin embargo, la degradación de los suelos avanza a nivel global debido a factores como la erosión, la urbanización, la agricultura intensiva, los incendios forestales, el cambio climático y la contaminación derivada de actividades industriales y mineras.
De acuerdo con la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), aproximadamente el 33 % de los suelos del mundo presenta algún grado de degradación, mientras que más del 90 % podría verse afectado hacia el año 2050 si continúan las tendencias actuales de uso y manejo del territorio, según el informe Status of the World’s Soil Resources publicado por el organismo en 2015.
“Durante mucho tiempo el suelo fue visto únicamente como un soporte para la agricultura o la infraestructura. Hoy sabemos que se trata de un ecosistema vivo y dinámico que regula procesos esenciales para la biodiversidad, la calidad del agua, la captura de carbono y la resiliencia frente al cambio climático. Protegerlo y restaurarlo es una necesidad ambiental estratégica”, señala el Dr. Francisco Cereceda, director del CETAM y profesor titular del Departamento de Química de la USM.
A simple vista, un suelo puede parecer un conjunto de partículas minerales y materia orgánica. Sin embargo, bajo la superficie existe una compleja red biológica compuesta por bacterias, hongos, arqueas, nematodos y otros organismos microscópicos que desempeñan funciones fundamentales para el funcionamiento de los ecosistemas.
Se estima que un solo gramo de suelo saludable puede albergar miles de millones de microorganismos pertenecientes a miles de especies diferentes, de acuerdo con el informe State of Knowledge of Soil Biodiversity publicado por la FAO en 2020. Estas comunidades participan en la descomposición de materia orgánica, el reciclaje de nutrientes, la captura de carbono y la regulación de procesos biogeoquímicos esenciales para la vida.
La microbiología del suelo ha cobrado especial relevancia durante las últimas décadas debido a que permite comprender cómo los microorganismos contribuyen a la resiliencia de los ecosistemas frente a perturbaciones ambientales y cómo pueden ser utilizados para acelerar procesos de restauración ecológica.
“La salud del suelo depende en gran medida de la diversidad y actividad de los microorganismos que habitan en él. Cuando un suelo pierde su biodiversidad microbiana, también pierde capacidad para sostener vegetación, almacenar nutrientes y recuperarse frente a eventos de perturbación”, explica la Dra. Marcela Carvajal Tocornal, investigadora del CETAM, académica del Departamento de Ingeniería en Diseño de la USM y especialista en biotecnología ambiental.
La contaminación por metales pesados, una amenaza persistente para los suelos
Entre los distintos factores que afectan la calidad de los suelos, la contaminación por metales pesados representa uno de los desafíos ambientales más complejos.
Elementos como arsénico, plomo, cobre, cadmio, mercurio y zinc pueden acumularse en el suelo producto de actividades mineras, industriales, metalúrgicas y energéticas. A diferencia de otros contaminantes, estos elementos no se degradan con el tiempo, por lo que pueden permanecer durante décadas o incluso siglos en el ambiente, afectando el suelo.
Según el informe Global Assessment of Soil Pollution, elaborado por la FAO y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) en 2021, la contaminación del suelo constituye una amenaza creciente para la seguridad alimentaria, la biodiversidad y la salud humana a nivel mundial.
Estas investigaciones se complementan con estudios desarrollados por CETAM en la Región de Atacama a través del proyecto FRPD TID ATACAMA (BIP 40070968), que busca evaluar y validar, bajo condiciones de laboratorio y de campo, tecnologías innovadoras para descontaminar residuos sólidos contaminados con metales pesados provenientes de las actividades mineras de la Región de Atacama, contribuyendo a generar soluciones basadas en evidencia científica para territorios con una alta presión ambiental.
La presencia de metales pesados puede alterar las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos, afectar el desarrollo de la vegetación y modificar las comunidades microbianas responsables de procesos ecológicos fundamentales.
“La recuperación de un suelo degradado no depende únicamente de remover contaminantes. También requiere comprender y restaurar los procesos biológicos que permiten que ese ecosistema vuelva a funcionar. Por eso la microbiología ambiental se ha convertido en una herramienta fundamental para enfrentar problemas asociados a la contaminación minera y la degradación de ecosistemas”, señala la Ing. Agrónoma e investigadora del CETAM-UTFSM, Ximena Fadic.
Frente a este escenario, investigadores de la Universidad Técnica Federico Santa María han desarrollado soluciones innovadoras basadas en microorganismos para contribuir a la recuperación de suelos contaminados.
Entre ellas destaca una bioformulación basada en hongos desarrollada en conjunto por los investigadores del CETAM-USM, que utiliza cepas nativas del género Trichoderma aisladas desde los propios suelos contaminados de la zona industrial de Puchuncaví-Ventanas.
Los resultados de esta investigación, publicados en 2023 en la revista Environmental Geochemistry and Health, demostraron que estos hongos poseen una elevada capacidad para tolerar concentraciones de metales pesados y contribuir a disminuir su biodisponibilidad en el ambiente, favoreciendo simultáneamente la recuperación de las funciones biológicas del suelo.
“La contaminación por metales pesados no solo afecta la productividad de los suelos. También altera procesos biológicos fundamentales que permiten mantener ecosistemas saludables. Nuestro trabajo busca aprovechar microorganismos nativos adaptados naturalmente a estas condiciones para restaurar funciones ecológicas esenciales y apoyar la recuperación de territorios históricamente impactados”, señala la Dra. Carvajal.
El proyecto reúne capacidades científicas provenientes de distintas disciplinas, incluyendo microbiología ambiental, restauración ecológica, monitoreo ambiental y biotecnología aplicada.
Otra línea de investigación de CETAM-USM consiste en comprender cómo responden las comunidades microbianas frente al fuego y de qué manera pueden potenciarse los procesos naturales de recuperación del suelo, temática que es el fundamento del proyecto BioBennu, señala el Dr. Francisco Cereceda, director de esta iniciativa.
“Cuando ocurre un incendio no solo desaparece la vegetación visible. También se produce una alteración profunda de la microbiota del suelo, responsable de procesos esenciales como el reciclaje de nutrientes, la retención de agua y la regeneración de la vegetación. Recuperar esa vida microscópica es fundamental para restaurar los ecosistemas”, explica Fadic.
A través de este enfoque, BioBennu busca desarrollar soluciones basadas en la naturaleza que permitan restablecer la funcionalidad ecológica de los suelos degradados post incendios forestales y aumentar la resiliencia de los ecosistemas frente a futuras perturbaciones ambientales.
Según la FAO, los suelos constituyen uno de los mayores reservorios de carbono del planeta, almacenando más carbono que la atmósfera y toda la vegetación terrestre combinadas. Cuando un suelo se degrada, parte de ese carbono puede liberarse a la atmósfera en forma de gases de efecto invernadero, contribuyendo al calentamiento global.
Por el contrario, los suelos saludables favorecen la captura y almacenamiento de carbono, mejoran la infiltración de agua, reducen los procesos erosivos y aumentan la capacidad de los ecosistemas para enfrentar fenómenos climáticos extremos.
Por esta razón, el Día Internacional de la Conservación del Suelo representa una oportunidad para reflexionar sobre la importancia de proteger un recurso esencial para la biodiversidad, la seguridad alimentaria, la regulación climática y la salud de los ecosistemas.
Desde la investigación en microbiología ambiental hasta el desarrollo de soluciones biotecnológicas para la recuperación de suelos contaminados por metales pesados o afectados por incendios forestales, la ciencia continúa generando herramientas fundamentales para restaurar la vida que existe bajo nuestros pies.
