Plantes que fan biomassa en condicions de sequera

La UIB ha liderat un projecte internacional per estudiar mecanismes d’adaptació a la manca d’aigua d’espècies idònies per produir biocombustibles
Plantes que fan biomassa en condicions de sequera

Tradicionalment, la biomassa ha estat una de les primeres fonts d’energia tèrmica utilitzades per l’home, gràcies a la llenya. Actualment, aquest material primari es pot aprofitar directament o sotmetre’l a processos industrials per obtenir-ne combustible en altres formes, com són l’estella forestal, el pèl·let o les briquetes. La biomassa forestal es destina sobretot a l’obtenció d’energia tèrmica per a combustió, si bé també pot utilitzar-se en centrals termoelèctriques per generar electricitat. Els biocombustibles o biofuel s’obtenen a través de biomassa (sobretot vegetals) emprada com a font d’energia, bàsicament procedent de cel·luloses i lignines. Per molts autors, el més correcte seria, però, anomenar-los agrocombustibles. A Europa, l’ús del prefix ‘bio’ per referir-nos als productes agrícoles com a font d’energia alternativa és un poc controvertit pel fet que en realitat no es tracta d’una energia 100% neta. El biofuel utilitza biomassa vegetal per combustionar-la i produir energia, cosa que genera diòxid de carboni que després torna cap a l’atmosfera. La diferència respecte del petroli és que, en el cas de la biomassa vegetal, aquest diòxid de carboni el fixam a l’atmosfera com una mena de cicle tancat.

Un equip de científics de la UIB ha investigat els mecanismes d’adaptació a la manca d’aigua de diverses espècies utilitzades per a la producció de biomassa i biofuel. Concretament, el grup de recerca en Biologia de les Plantes en Condicions Mediterrànies (PlantMed) de la UIB ha acabat amb èxit la seva participació en un projecte europeu de recerca sobre producció de biomassa i biofuel en condicions de sequera. El projecte s’anomena WATBIO (Developing drought-tolerant biomass crops for Europe) i ha estat liderat, en la part estatal, pel doctor Jaume Flexas, amb la participació dels investigadors Miquel Ribas, Cyril Douthe, Jeroni Galmés i Hipólito Medrano, tots ells de l’esmentat grup de recerca. Els resultats finals es varen discutir fa dues setmanes a la reunió final del projecte a Venècia.

Tres espècies escollides

En aquest projecte, finançat amb 9 milions d’euros per part de la Comissió Europea, s’han estudiat durant cinc anys els mecanismes d’adaptació d’espècies de plantes de creixement ràpid i l’interès en l’obtenció de biomassa i biofuel. L’estudi s’ha centrat en tres espècies: el pollancre ( Populus nigra ), d’interès forestal i per a l’obtenció de biomassa; la Miscanthus x giganteus, una gramínia de creixement especialment ràpid i molt estudiada en relació amb l’obtenció de biofuel des dels anys vuitanta; i la canya ( Arundo donax ), una gramínia que a les Balears es comporta com a espècie invasora, però que es pot utilitzar per regenerar terrenys marginals gràcies a la seva capacitat per créixer ràpidament amb poca aigua.

Jaume Flexas, professor de Fisiologia Vegetal a la UIB i investigador del grup de recerca PlantMed, afegeix més detalls sobre els motius de l’elecció d’aquestes tres espècies en el projecte. Populus nigra és una espècie d’arbre molt present a la península Ibèrica que s’utilitza normalment per fabricar paper i fusta i, per tant, és molt comú en la producció de biomassa. Creix relativament ràpid, tot depenent de l’hàbitat en què es trobi, i a més els científics ja en coneixen el genoma complet. La Miscanthus x giganteus és una espècie gramínia, un híbrid que ja s’ha estudiat molt per a la producció de biofuel. També creix aviat, amb un metabolisme fotosintètic molt eficient, com en el cas del blat de moro, amb una composició molt apropiada per transformar-la en biodièsel. Finalment, l’ Arundo donax o canya comuna (no s’ha de confondre amb Phragmites communis, canya borda o canyet d’Albufera) és l’única de les tres espècies que viu a les Balears, tot i que hi està ‘de visita’; és a dir, no és una planta nativa, sinó invasora. Es desenvolupa molt bé en ambients d’aiguamolls, però també en voreres de camps i camins. Produeix molta biomassa i resisteix especialment bé la manca d’aigua. Flexas opina que “emprar aquesta planta de manera controlada en terrenys marginals o camps de conreu abandonats podria ser profitós per a la producció de biomassa. Serviria per fixar sòl, regenerar-lo i, a més, se’n podria treure un benefici. Si realment es verifica que és eficient la conversió de la biomassa en biofuel o en energia i es pot plantar en zones de conreu abandonades, llavors estaríem xerrant d’una font energètica sense gens d’aigua”, destaca l’investigador de la UIB referint-se, en aquest cas concret, a la fabricació de pellet per a ús domèstic, excloent-ne, en canvi, una producció de grans quantitats industrials.

Variabilitat genètica

Com es pot produir biomassa en condicions de sequera? Els investigadors han analitzat la variabilitat genètica d’aquestes tres espècies en poblacions europees i han comparat la resposta dels diferents genotips a la sequera tant en condicions de camp com en condicions d’experimentació controlada. Entre els resultats més interessants, destaca la constatació que la capacitat de produir biomassa en condicions d’estrès es pot predir en plantes juvenils a partir de caràcters fàcilment mesurables, com la mida de les fulles o la densitat de la fusta. D’aquesta manera s’han identificat, i verificat amb estudis de camp de llarga durada, els genotips més adequats per a cada condició climàtica en un gradient latitudinal europeu, des de les illes Britàniques fins a les Balears.

“Hem estudiat si hi havia una diferenciació genotípica entre poblacions d’aquestes mateixes espècies en diferents indrets. Una població del centre de Europa segurament funciona millor que a Itàlia, per les condicions climàtiques. Per això hem agafat diferents genotips, els hem caracteritzat genèticament per un costat, després els hem caracteritzat fisiològicament per un altre i, finalment, els hem creuat sembrant els diferents genotips a diversos indrets per veure com responien”, explica Flexas. De cada una de les espècies s’han pres desenes i, de vegades, centenars d’ecotips (subpoblacions genèticament diferenciades restringides a un hàbitat determinat) de distints llocs d’Europa, amb l’objectiu de fer-los créixer en ambients comuns, és a dir, junts, caracteritzant-los en igualtat de condicions i mesurant-ne la morfologia, la mida, el creixement, la fotosíntesi, el contingut d’aigua, la lignina, etc.

En el projecte, hi han col·laborat una vintena de grups de recerca de vuit països europeus. Els resultats d’aquest estudi han donat lloc a 33 articles ja publicats en revistes internacionals, incloses The New Phytologist i Global Change Biology - Bioenergy, entre d’altres, i es troben en preparació una altra desena de manuscrits. Els resultats d’aquest projecte podrien servir per tractar d’optimitzar l’ús de l’aigua en la producció d’energies netes a partir de vegetals cultivats. “Jo hi veig un cert futur, en aquest tipus de projectes -opina Flexsas-, perquè a la Unió Europea la producció energètica amb biomassa i biofuel sempre li ha interessat, tot i que, com que no es tracta d’energies absolutament netes, en paral·lel també s’avança en altres direccions”. En aquest sentit, informa que, els darrers mesos, la tendència de les institucions europees ha estat prioritzar la generació d’energies encara més netes i amb projectes de més llarga durada, per exemple sobre recerca amb fotosíntesi artificial.

FLEXAS I MEDRANO, ENTRE ELS CIENTÍFICS MÉS ‘INFLUENTS’

Jaume Flexas i Hipólito Medrano, del grup PlantMed de la UIB, es troben entre els quasi quatre mil investigadors més citats del món, segons el darrer rànquing Highly Cited Researchers de Thomson Reuters. En aquesta llista només hi ha una cinquantena d’investigadors espanyols, entre ells aquests dos científics i professors de la UIB, que també estan entres els cinc investigadors espanyols de l’àrea de les ciències dels animals i les plantes que són presents en aquest rànquing. Highly Cited Researchers agrupa els investigadors més influents de tot el món, les publicacions dels quals es troben entre les més citades en els respectius camps de coneixement. Així, aquest reconeixement científic es reserva a investigadors amb un gran nombre de publicacions incloses en l’1% de les publicacions més citades, segons l’àmbit de coneixement i l’any.

Flexas també treballa en el projecte TOPSTEP, que tracta sobre productivitat, resistència i compensació entre la fotosíntesi i la tolerància a l’estrès de les plantes. En aquest cas, es tracta d’un projecte estatal al qual properament s’incorporaran nous centres de recerca i que es continuarà desenvolupant el 2018. L’objectiu és trobar espècies -que l’equip de la UIB cerca per llocs del planeta que tenen condicions climàtiques extremes- capaces de mantenir una certa fotosíntesi i al mateix temps tenir una tolerància a dessecació molt elevada. Trobar aquestes plantes serveix per entendre com podríem millorar els nostres cultius més tradicionals, mantenint la fotosíntesi però alhora aconseguint que augmenti la seva tolerància a l’estrès. Després de mesurar unes 350 espècies entre l’Antàrtida, l’Àrtic, la Patagònia, el desert de Gobi, l’altiplà tibetà, els Andes, el desert de Namíbia i el desert australià, només s’han trobat cinc o sis espècies que es comporten de manera diferent de tota la resta, segons informa Flexas.