Daniel Carlos Machado: «Los lodos de depuradora pueden mejorar la fertilidad del suelo sin causar daños al medio ambiente si se aplican correctamente»
Daniel Carlos Machado es investigador en estancia en el Campus Terra de la Universidade de Santiago de Compostela, donde participa en el Programa de Doutoramento en Agricultura e Medio Ambiente para o Desenvolvemento, integrado en el grupo UXAFORES y bajo la dirección de la profesora Esperanza Álvarez Rodríguez. Doctorado en Agronomía en Brasil, con especialización en Ciencias del Suelo, su trayectoria investigadora se ha centrado desde sus inicios en la sostenibilidad, la gestión de residuos y la reutilización de subproductos como estrategia para una agricultura más eficiente y respetuosa con el medio ambiente.
En esta entrevista, Daniel Carlos profundiza en su investigación sobre la aplicación de lodos de depuradora al suelo, una práctica con gran potencial para mejorar la fertilidad y reciclar nutrientes, pero que plantea también importantes retos ambientales.
Su trabajo pone el foco en los efectos a largo plazo de estas aplicaciones, especialmente en la dinámica de metales pesados, la salud del suelo y la seguridad del sistema suelo-planta, aportando conocimiento clave para definir dosis adecuadas que maximicen beneficios y minimicen riesgos.
El investigador valora muy positivamente su experiencia en el Campus Terra, tanto a nivel científico como humano. Destaca la calidad de los recursos de laboratorio, el acompañamiento recibido y la estrecha conexión entre la investigación y el territorio como elementos diferenciales del modelo del Campus.
Una estancia que, según señala, está siendo decisiva para su formación técnica y multidisciplinar y que refuerza su compromiso con una ciencia orientada a la economía circular, la transferencia de conocimiento y la sostenibilidad a largo plazo.
-Su trayectoria académica muestra una especialización progresiva hacia la sostenibilidad y la ciencia del suelo. ¿Cómo describiría la evolución de sus intereses de investigación desde la ingeniería ambiental hasta su actual enfoque en la reutilización de residuos y la aplicación de lodos de depuradora?
-Durante la carrera, las asignaturas con enfoque en la gestión de recursos renovables y de residuos sólidos siempre me han despertado interés, ya que vivimos en una sociedad consumista, lo que genera una gran cantidad de residuos y su eliminación inadecuada provoca daños al medio ambiente, afectando, de forma directa o indirecta, a la salud ambiental y humana. Desde entonces, siempre he tenido interés en buscar alternativas para destinar estos residuos de manera adecuada, favoreciendo su reutilización, promoviendo la economía circular.
-La valorización de residuos mediante su aplicación al suelo se considera una estrategia clave dentro de la economía circular. ¿Qué vacíos científicos o técnicos busca abordar específicamente con su investigación sobre lodos de depuradora?
-El lodo de depuradora es un residuo que presenta numerosos beneficios, como el suministro de nutrientes, entre ellos nitrógeno, fósforo, potasio y materia orgánica, esenciales para los cultivos, además de mejorar la fertilidad del suelo y contribuir a la productividad. Actualmente, hay numerosos estudios que muestran los beneficios del uso de lodo de depuradora en la agricultura; sin embargo, la mayoría se enfocan en aplicaciones a corto plazo, y son escasos los trabajos que analizan la dinámica de estas aplicaciones a largo plazo.
Dado que la composición del lodo de depuradora puede contener elementos no esenciales, como plomo, cadmio, arsénico y cromo, y algunos esenciales, pero que están en mayor cantidad que lo que requieren las plantas, pudiendo resultar tóxicos (Mn, Cu, Zn, Ni), los estudios a largo plazo son de gran importancia para verificar cómo evoluciona el sistema suelo-planta tras varias aplicaciones. En Brasil, mi área de estudio recibe anualmente aplicaciones de lodo de depuradora (5, 10 e 20 Mg ha-1) desde hace 28 años, con el objetivo de identificar posibles efectos de estas aplicaciones. Algunos enfoques de nuestra investigación se centran en:
- Los elementos no esenciales, como metales pesados y metaloides, pueden acumularse en el suelo en niveles tóxicos, impactando negativamente en su estructura y reduciendo su fertilidad, productividad, crecimiento y desarrollo general de las plantas. Además, estos elementos pueden transferirse y acumularse en las hojas de las plantas, pudiendo incorporarse a la cadena trófica hasta llegar a los seres humanos, lo que supone un riesgo para la salud, pues se trata de elementos que el organismo no elimina y se acumulan en distintos órganos, pudiendo causar graves problemas.
- Posibles cambios en la comunidad microbiana: dado que la aplicación repetida de lodo de depuradora, rico en materia orgánica y con potenciales contaminantes, puede favorecer la selección de grupos específicos de microorganismos, provocando desequilibrios en el suelo y afectando el ciclo de algunos nutrientes.
- También puede ocurrir acidificación del suelo, ya que el lodo de depuradora es rico en materia orgánica y nitrógeno; por tanto, la mineralización de la materia orgánica, la nitrificación y la oxidación pueden liberar iones H⁺, lo que puede acidificar el suelo con el tiempo.
Por lo tanto, son fundamentales las investigaciones a largo plazo para monitorizar estos parámetros, con el fin de determinar las dosis ideales que maximicen los beneficios del uso del lodo, mitiguen posibles riesgos ambientales y garanticen la salud del suelo para las futuras generaciones.
-En este proyecto se analiza la adsorción y desorción de metales pesados en el sistema suelo. ¿Qué retos metodológicos presenta este tipo de análisis y qué aproximación experimental está aplicando para superarlos?
-Los metales pesados se acumulan en el suelo debido a diversos factores naturales o antropogénicos, pudiendo ser una vía de entrada la fertilización con lodos de depuradora. Sin embargo, el impacto ambiental causado por los metales pesados depende de varios factores, entre ellos su eliminación de la solución del suelo mediante adsorción por coloides del suelo o su liberación de las partículas del suelo por desorción. La ocurrencia de estos procesos está relacionada con ciertas características del suelo, como el pH, el contenido de arcilla, la materia orgánica y la presencia de óxidos de aluminio y de hierro y aluminosilicatos no cristalinos.
Por ello, comprender estos procesos que determinan la competencia y la adsorción de los metales es fundamental, ya que así se puede predecir el comportamiento de estos metales en el sistema.
Una de las técnicas que se utiliza para conocer la capacidad que tiene el suelo de actuar como sumidero de estos contaminantes e impedir que pasen a las aguas y a la cadena trófica, son los estudios de adsorción-desorción tipo Batch. Consisten en añadir concentraciones crecientes de cada uno de estos metales pesados a los suelos y comprobar la capacidad que tienen esos suelos de retenerlos fuertemente, de modo casi irreversible, y retirarlos de la disolución. Esto nos permite conocer cuáles son los suelos más vulnerables y cuáles los que adsorben estos metales pesados fuertemente e impiden que entren en la cadena trófica.
-Su trabajo aborda dos dimensiones críticas: mejorar la fertilidad del suelo y garantizar la seguridad ambiental. ¿Cómo prevé equilibrar ambos objetivos en sus conclusiones y recomendaciones?
-En mi estudio buscamos evaluar el potencial del lodo de depuradora como alternativa de fertilizante, sin causar daños al medio ambiente. Por ello, estamos llevando a cabo un experimento de larga duración, con aplicaciones anuales de diferentes dosis de lodo (5, 10 e 20 Mg ha-1) y un control del tratamiento sin aplicación de lodos, con el objetivo de identificar cuál sería la mejor dosis para aportar nutrientes al suelo, satisfaciendo así las necesidades de los cultivos, reduciendo la dependencia de fertilizantes y promoviendo una agricultura más sostenible sin causar daños a la salud del suelo, como la contaminación por elementos no esenciales.
-¿Qué factores académicos, científicos o personales influyeron en su decisión de incorporarse al Programa de Doutoramento en Agricultura e Medio Ambiente para o Desenvolvemento del Campus Terra?
-En primer lugar, elegí este programa porque está alineado con mi programa en Brasil y aborda temas como la gestión de recursos naturales y la seguridad alimentaria, lo cual coincide con mi línea de investigación. Encontrar un programa que no solo aborde estos temas, sino que también organice su misión en torno a ellos, reconociendo la producción de alimentos, la gestión del territorio y la seguridad de las poblaciones como componentes de un sistema único, supuso una oportunidad para profundizar en un contexto internacional.
Además, cuenta con profesores cualificados y un laboratorio equipado para realizar mis análisis. Concretamente me incorporé al equipo de investigación UXAFORES, bajo la dirección de la Dra. Esperanza Álvarez Rodríguez.
-Tras este periodo de estancia en Lugo, ¿Cómo valora la experiencia investigadora, el acompañamiento recibido y el ecosistema académico del Campus Terra?
-Desde el primer mensaje que le envié por correo electrónico a mi profesora, fui muy bien acogido y siempre me trató con cordialidad. Al llegar aquí, fui muy bien recibido. No hablo muy bien español y siempre me ayudaron y tuvieron paciencia. Por donde paso en el Campus Terra, soy bien tratado, siempre dispuestos a ayudar y aquí estoy aprendiendo mucho, tanto en el ámbito profesional como en el personal. Es muy interesante ver la unión y el apoyo del equipo en el trabajo.
-Desde una perspectiva internacional, ¿qué elementos del enfoque científico o formativo del Campus Terra considera especialmente diferenciadores respecto a Brasil?
-En el Campus Terra, uno de sus aspectos distintivos es el acceso a los recursos de laboratorio. Estos laboratorios están equipados adecuadamente, lo que permite realizar con facilidad muchos análisis. De este modo, se permite un flujo de trabajo constante y completo, ya que en el mismo entorno pueden realizarse todas las etapas, desde la preparación de las muestras hasta los análisis. Otro aspecto diferencial es el acceso de la comunidad rural a los laboratorios, que recibe numerosas muestras para análisis, lo que favorece que acceda a los resultados y, así, defina la mejor forma de preparar el suelo, evitando impactos ambientales.
De este modo, se transfiere conocimiento y ciencia a la comunidad, lo que aporta numerosos beneficios.
-¿Qué espera que aporte esta etapa en su formación doctoral a su futura carrera investigadora y qué líneas de trabajo le gustaría desarrollar tras finalizar su tesis?
-En el Campus Terra de la USC, estoy adquiriendo amplios conocimientos de laboratorio al trabajar con diversos métodos analíticos, lo que me proporciona una formación técnica y multidisciplinar. En una fase posterior, trabajaré con el análisis de los datos obtenidos y la discusión de resultados, lo que me permitirá ampliar mi formación.
Tras finalizar mi tesis, pretendo seguir trabajando en proyectos relacionados con la reutilización de residuos, especialmente porque los municipios más pequeños a menudo no disponen de recursos suficientes para gestionarlos correctamente. En Brasil, la gestión más frecuente de estos residuos es a través de vertederos sanitarios. Aunque esta opción es adecuada como destino final, requiere una inversión considerable y mucho espacio para su construcción.
Además, esta disposición provoca la pérdida de nutrientes potencialmente aprovechables, lo que afecta a la agricultura sostenible y no se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible 2, 11 y 12.