En este episodio de CleanTech Talk, me siento con Karsten Temme, PhD, genetista y director ejecutivo de PivotBio. Su empresa, fundada con su colaborador académico a largo plazo Alvin Tamsir, se basa en un momento eureka. Habían estado analizando microbios fijadores de nitrógeno en el suelo, con la intención de insertar los códigos genéticos en las plantas. Los microbios fijan naturalmente nitrógeno del aire a cambio de azúcares de las raíces de las plantas, pero eso se suprime mediante la fertilización. Pero cambiar la genética de las plantas fue difícil. Luego, mientras salían a tomar un café un día, preguntaron “¿Qué pasa si apagamos los sensores de nitrógeno en los microbios?” Y ahora tienen un millón de acres bajo cultivo y $ 430 millones en fondos de la Serie D.
La agricultura es una bendición y una maldición en términos humanos y climáticos. Es absolutamente necesario alimentar a la población mundial. Se ha vuelto radicalmente más eficiente a lo largo de las décadas de la revolución verde, con la automatización, fertilizantes, pesticidas, herbicidas y variedades de cultivos más productivos que aumentan enormemente los rendimientos.
La tierra realmente cultivada ha apenas ha cambiado desde 1950. Estamos alimentando a muchas más personas con la misma superficie terrestre. Y la cantidad de El fertilizante de amoníaco-nitrógeno apenas ha cambiado desde 1950 tampoco, lo cual es bueno, ya que los fertilizantes son una fuente muy importante de gases de efecto invernadero. Pero tenemos perdió el 21% de las ganancias de la Revolución Verde debido al cambio climático también en las últimas décadas.
El fertilizante se crea con hidrógeno a partir de combustibles fósiles, el 37% del mercado mundial anual de hidrógeno, con 8 a 35 veces la masa de CO2 a partir del hidrógeno creado. Se distribuye con barcos, trenes y camiones con motor diésel. Se propaga con tractores diésel en los campos de todo el mundo. Gran parte se elimina con el agua o está en el lugar equivocado, lo que significa que aproximadamente la mitad de la cantidad de fertilizante en realidad no ayuda. Se combina con el oxígeno para convertirse en 265–298x CO2 potencial de calentamiento global óxidos nitrosos. Y cuando se lava, altera el medio ambiente, cambia la biología de las vías fluviales y en muchos lugares crea floraciones de algas y zonas muertas que ahogan el ecosistema bajo las olas, matando peces y mamíferos marinos.
La contribución directa de la agricultura al cambio climático es del 8 al 17%, con el OCDE utilizando el extremo superior de ese rango. Abordar la contribución de la agricultura es un requisito fundamental para resolver el problema climático.
Pero la agricultura también ha degradado significativamente la capacidad de la tierra que cubre para actuar como sumidero de carbono. Esto se debe principalmente a la agricultura de alta labranza, que revuelve el suelo todos los años antes de la fertilización y la siembra. Hay dos componentes que explican por qué esto es un problema. La primera es que esto expone toda la biomasa subterránea a una rápida descomposición aeróbica, devolviendo rápidamente al aire el CO2 secuestrado temporalmente. La segunda es que interrumpe la red de raíces de hongos subterráneos que transportan la proteína glomalina necesaria para el secuestro de carbono del suelo a largo plazo. El cambio a la agricultura de baja labranza es una brecha clave en la acción climática y conlleva muchos beneficios, incluida una erosión sustancialmente menor.
La agricultura de precisión también juega un papel aquí. Ese modelo de agricultura utiliza GPS, sensores y siembra, fertilización y otra maquinaria controladas por computadora para colocar los productos químicos y el agua exactamente donde más benefician a las plantas. Ya no es necesario cubrir todo un campo con fertilizantes, pesticidas y herbicidas.
Y aquí es donde entra en juego la solución de PivotBio. Es la versión biológicamente sobrealimentada de la agricultura de precisión. Temme y su socio de investigación mapearon los genomas de los microbios fijadores de nitrógeno, con la intención de insertar los códigos genéticos en las plantas. Los microbios que hacen esto comen azúcares emitidos por las raíces de las plantas y, a cambio, proporcionan nitrógeno. Sin embargo, como toda la vida, los microbios son vagos. Solo crean nitrógeno cuando no hay mucho, lo que permite que la planta crezca y les proporcione los azúcares que necesitan. Evolución en el trabajo.
La idea que tuvieron los fundadores de PivotBio fue que podían apagar los sensores de nitrógeno, lo que generaba microbios que siempre producían nitrógeno, independientemente de la cantidad de fertilizante nitrogenado que se hubiera esparcido. Entonces sacaron los fragmentos del genoma que lo hicieron y crearon un conjunto de microbios que se convirtieron en fábricas permanentes de nitrógeno.
Luego los elaboran en fermentadores a escala de microcervecería, los empaquetan y los entregan a los agricultores.
Ahora tienen un millón de acres de maíz estadounidense que se cultivan con su producto. O bien, un aerosol de microbios cae con la semilla en un modelo de agricultura de precisión, o las semillas se recubren con los microbios antes de sembrar, lo cual es una práctica estándar para los agricultores. Los microbios se unen a las raíces de las plantas a medida que crecen y proporcionan nitrógeno exactamente donde se necesita.
Cada bushel de maíz o grano requiere alrededor de una libra de nitrógeno. Por un acre, la solución de PivotBio reemplaza alrededor de 40 libras de fertilizante. Eso es alrededor del 20-25% del nitrógeno requerido. Su objetivo es el 100% de reemplazo de fertilizantes para 2030, que es un objetivo ambicioso.
Su producto desplazó 40 millones de libras de fertilizante solo en el último año, lo que significa que también se evitaron cientos de millones de toneladas de CO2e. A medida que este tipo de solución se extienda por todo el mundo, las emisiones de gases de efecto invernadero de la agricultura se reducirán mucho.
También hay más beneficios. El fertilizante se agrega varias veces durante el año. La mayor parte se agrega a fin de año cuando el campo está labrado, listo para plantar en la primavera. Y luego 3-4 ciclos más de fertilización durante la temporada de crecimiento. Pero la solución PivotBio desplaza 1-3 de esos pases sobre el suelo con equipo pesado, mejorando la vida del suelo y el bioma debajo de la superficie, reduciendo el trabajo de los agricultores, reduciendo el desgaste de la maquinaria agrícola y reduciendo las emisiones de CO2 del motor diesel.
Hay una razón por la que PivotBio ha pasado por varias rondas de financiación exitosas, la más reciente una $ 430 millones Serie D ronda. Su producto no solo es bueno para el clima y el rendimiento de los cultivos, sino que facilita la vida de los agricultores.
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Y eso es todo por ahora, volvemos a vernos una nueva vez. ¡Nos vemos!