Yhoana Laura León-Márquez
El uso de fertilizantes ha sido fundamental para sostener la producción de alimentos en una población global en constante crecimiento. Sin embargo, tanto su producción como su aplicación están estrechamente relacionadas con la emisión de gases de efecto invernadero (GEI), lo que contribuye al cambio climático (Jote, 2023; Peñuelas et al., 2023). A su vez, este fenómeno afecta negativamente la productividad agrícola, generando un círculo difícil de romper. En este contexto, los nanofertilizantes emergen como una alternativa prometedora para mejorar la eficiencia en el uso de nutrientes y reducir dichas emisiones (Kumar et al., 2021; Dimkpa et al., 2024).
Los fertilizantes más utilizados son los nitrogenados, fosfatados y potásicos (Yahaya et al., 2023). Entre ellos, los nitrogenados —como la urea— representan el mayor desafío ambiental. Su producción depende de la síntesis de amoníaco mediante el proceso Haber-Bosch, el cual requiere grandes cantidades de energía, generalmente proveniente de combustibles fósiles, y contribuye significativamente a las emisiones de CO₂ a nivel global (Jote, 2023; Peñuelas et al., 2023).
Además, tras su aplicación en el suelo, los fertilizantes nitrogenados sufren transformaciones microbianas (nitrificación y desnitrificación) que liberan óxido nitroso (N₂O), un gas con un potencial de calentamiento global aproximadamente 300 veces mayor que el del CO₂. Se estima que la agricultura es responsable de cerca del 60% de las emisiones antropogénicas de este gas (Wang et al., 2023; Dimkpa et al., 2024).
El círculo vicioso entre cambio climático y agricultura
El incremento de GEI intensifica el cambio climático, lo cual repercute directamente en la agricultura. Por un lado, aumenta la frecuencia de eventos extremos como sequías, inundaciones y olas de calor, reduciendo los rendimientos de los cultivos. Por otro lado, se acelera la degradación del suelo, ya que el aumento de temperatura y los cambios en los patrones de precipitación favorecen la erosión y la pérdida de materia orgánica (Peñuelas et al., 2023).
Asimismo, el cambio climático altera la actividad microbiana del suelo, modificando la disponibilidad de nutrientes esenciales como el nitrógeno, lo que afecta directamente la productividad agrícola (Peñuelas et al., 2023; Wang et al., 2023). Como consecuencia, los agricultores tienden a incrementar el uso de fertilizantes para compensar estas pérdidas, intensificando aún más las emisiones y perpetuando este ciclo (Jote, 2023).
Nanofertilizantes: una alternativa emergente
Los nanofertilizantes representan una tecnología innovadora que busca mejorar la eficiencia en el uso de nutrientes. Estos materiales consisten en nanopartículas diseñadas para liberar nutrientes de manera controlada y ser absorbidas con mayor eficacia por las plantas (Kumar et al., 2021; Channab et al., 2024).
Gracias a su tamaño reducido y mayor superficie de contacto, disminuyen las pérdidas de nutrientes por lixiviación y volatilización. A diferencia de los fertilizantes convencionales, pueden liberar nutrientes de forma gradual, lo que contribuye a reducir la emisión de óxido nitroso (Dimkpa et al., 2024). Además, su mayor eficiencia implica que se requieren menores cantidades, reduciendo así la huella de carbono asociada a su producción y transporte (Kumar et al., 2021; Channab et al., 2024).
Retos y perspectivas
A pesar de sus ventajas, los nanofertilizantes enfrentan desafíos importantes. Al tratarse de una tecnología emergente, aún se requieren más estudios para evaluar sus posibles efectos a largo plazo en los suelos, los cultivos y la salud humana (Channab et al., 2024). Asimismo, es necesario desarrollar marcos regulatorios claros que garanticen su uso seguro y responsable (Dimkpa et al., 2024).
En este sentido, la nanotecnología aplicada a la agricultura podría representar una alternativa prometedora para mitigar el cambio climático sin comprometer la seguridad alimentaria, siempre que su implementación esté respaldada por evidencia científica sólida (Peñuelas et al., 2023).
Referencias
Channab, B. E., Idrissi, A. E., Ammar, A., Dardari, O., Marrane, S. E., El Gharrak, A., & Zahouily, M. (2024). Recent advances in nano-fertilizers: synthesis, crop yield impact, and economic analysis. Nanoscale, 16(9), 4484–4513.
Dimkpa, C. O., Haynes, C. L., & White, J. C. (2024). Reducing greenhouse gas emissions with nanofertilizers. Nature Sustainability, 7(6), 696–697.
Jote, C. A. (2023). The impacts of using inorganic chemical fertilizers on the environment and human health. Organic and Medicinal Chemistry International Journal, 13(3), 555864.
Kumar, Y., Tiwari, K. N., Singh, T., & Raliya, R. (2021). Nanofertilizers and their role in sustainable agriculture. Annals of Plant and Soil Research, 23(3), 238–255.
Peñuelas, J., Coello, F., & Sardans, J. (2023). A better use of fertilizers is needed for global food security and environmental sustainability. Agriculture & Food Security, 12(1), 1–9.
Wang, J., Sha, Z., Zhang, J., Qin, W., Xu, W., Goulding, K., & Liu, X. (2023). Improving nitrogen fertilizer use efficiency and minimizing losses and global warming potential by optimizing applications and using nitrogen synergists in a maize–wheat rotation. Agriculture, Ecosystems & Environment, 353, 108538.
Yahaya, S. M., Mahmud, A. A., Abdullahi, M., & Haruna, A. (2023). Recent advances in the chemistry of nitrogen, phosphorus and potassium as fertilizers in soil: A review. Pedosphere, 33(3), 385-406.
Sobre la autora
Yhoana Laura León-Márquez
Maestra en Ciencias en Biología Experimental por la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo y docente del Instituto Tecnológico Superior de Ciudad Hidalgo. Ha participado en proyectos de investigación sobre resistencia bacteriana a metales pesados y actualmente trabaja en nanotecnología aplicada al manejo poscosecha, enfocada en la reducción del uso de agroquímicos y en alternativas sostenibles para mitigar el cambio climático. Correo electrónico: yleon@cdhidalgo.tecnm.mx
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