La escasez de recursos es un desafío familiar para muchos agricultores. Los productos importados, como fertilizantes manufacturados, herbicidas y pesticidas, no siempre son accesibles o asequibles para los productores que viven en lugares remotos. Encontrar materiales locales que puedan considerarse desechos y convertirlos en enmiendas del suelo crea abundancia en medio de la escasez y mejora la resiliencia de una granja.
Esta publicación explora cómo crear y utilizar productos de fermentación y biocarbón en la granja. Compartiremos recetas para producir fermentos de plantas y peces y conocimientos clave sobre la aplicación, el almacenamiento y la dinámica de nutrientes. También veremos las formas en que el biocarbón puede mejorar la salud y la fertilidad del suelo, y las formas de mejorar el biocarbón para obtener los máximos beneficios.
¿Qué es la fermentación?
La fermentación o metabolismo fermentativo es un proceso catabólico de oxidación incompleta que no requiere oxígeno y cuyo producto final es un compuesto orgánico. Es propio del metabolismo de muchos microorganismos y, según los productos finales, existen diversos tipos de fermentación. Fue descubierta por Louis Pasteur, quien la describió como «la vie sans l'air» (la vida sin el aire).
La fermentación es una forma sencilla de transformar el exceso de materiales orgánicos, como residuos vegetales, estiércol o desechos de pescado, en fuentes de nutrientes fácilmente disponibles para las plantas y los microbios del suelo. Muchos microbios respiran oxígeno, al igual que los humanos. Sin embargo, en ausencia de oxígeno, algunas especies de bacterias, levaduras y hongos pueden descomponer los azúcares y convertirlos en energía. Este proceso anaeróbico, a veces denominado digestión anaeróbica, es la fermentación.
Los subproductos de la fermentación incluyen ácido láctico y ácido acético, así como etanol. Estos ácidos reducen el pH del material, inhibiendo el crecimiento microbiano y favoreciendo la conservación de los alimentos. La fermentación se caracteriza por una degradación parcial de la sustancia fermentable y solo permite una producción de energía limitada. Tiene lugar en levaduras y bacterias, así como en células musculares que carecen de oxígeno, es decir, en condiciones anaeróbicas. Su caracterización en el siglo XIX contribuyó al descubrimiento de las enzimas.
Historia y Usos de la Fermentación
Personas de todo el mundo han utilizado la fermentación durante miles de años para transformar y conservar los alimentos. Se cree que el pueblo natufiano que vivía en el Levante fermentaba cerveza hace unos 13.000 años (Liu et al., 2018). Muchos otros pueblos antiguos también disfrutaron de bebidas alcohólicas fermentadas, desde el arroz fermentado, la fruta y la miel en China (7.000 a.C.), hasta la cerveza en Mesopotamia (7.000 a.C.), el vino en el oeste de Irán (6.000 a.C.), el agave fermentado por el pueblo otomí en México (2.000 a.C.) (Escalante et al., 2016; Ray et al., 2024).
El queso, otro producto de la fermentación, se documentó en Mesopotamia, en lo que hoy es Irak, entre el 6.000 y el 7.000 a.C. (Ray et al., 2024). Muchas culturas también han utilizado la fermentación para descomponer los materiales orgánicos para preservar los nutrientes de las plantas y hacerlos más accesibles a los animales, plantas y microorganismos. El ensilaje, el proceso de fermentar la hierba para preservarla para la alimentación animal, se encuentra en el libro de Isaías del Antiguo Testamento, que fue escrito alrededor del siglo VIII a.C. (Cai y Ataku, 2025; Woolford y Pahlow, 1998). Kunapajala, un estiércol líquido fermentado, se menciona en Vrikshayurveda, un libro indio cuyo título se traduce como “la ciencia de la vida vegetal”, escrito alrededor del siglo X d.C.
El uso consciente de la fermentación por los humanos se remonta al Paleolítico para la conservación de alimentos y al Neolítico para la producción de ciertas bebidas: se ha documentado que data del 7000 al 6600 a. C. en Jiahu, China, 5000 a. C. en India (el Ayurveda menciona muchos vinos medicinales), 6600 a. C. en Georgia, 3150 a. C. en el antiguo Egipto, 3000 a. C. en Babilonia, 2000 a. C. en el México prehispánico, y 1500 a. C. en Sudán. Los alimentos fermentados tienen un significado religioso en el judaísmo y el cristianismo.
En 1837, Charles Cagniard de la Tour, Theodor Schwann y Friedrich Traugott Kützing publicaron de forma independiente artículos que concluían, como resultado de sus investigaciones microscópicas, que la levadura era un organismo vivo que se reproducía por gemación. Schwann hervía jugo de uva para matar la levadura y descubrió que no se producía ninguna fermentación hasta que se agregaba nueva levadura. Sin embargo, muchos químicos, incluido Antoine Lavoisier, continuaron viendo la fermentación como una simple reacción química y rechazaron la noción de que los organismos vivos pudieran estar involucrados.
El punto de inflexión se produjo cuando Louis Pasteur (1822-1895), durante las décadas de 1850 y 1860, repitió los experimentos de Schwann y mostró que la fermentación era iniciada por organismos vivos en una serie de investigaciones. En 1857, Pasteur mostró que la fermentación del ácido láctico era causada por organismos vivos. En 1860, demostró cómo las bacterias provocan el amargamiento de la leche, un proceso que antes se pensaba que era simplemente un cambio químico. Se considera que los resultados de Buechner marcaron el nacimiento de la bioquímica. Los «fermentos desorganizados» se comportaban igual que los organizados. A partir de ese momento, el término enzima pasó a aplicarse a todos los fermentos. Los avances en microbiología y tecnología de fermentación han continuado de manera constante hasta el presente.
Tipos de Fermentación
Son varios los tipos de fermentación, atendiendo a cual sea el aspecto considerado.
- Fermentación alcohólica o etílica: Es realizada por muchos organismos vivos (bacterias, levaduras) de forma permanente u ocasional en ambientes desprovistos de oxígeno. La propiedad de ciertas levaduras de transformar el azúcar en etanol es utilizada por el hombre en la elaboración de bebidas alcohólicas y para la fabricación del pan. Las bebidas alcohólicas se obtienen por fermentación natural de soluciones azucaradas (mostos). Las levaduras están presentes de forma natural en la superficie de las frutas o se agregan a los mostos (jugo de frutas) que se fermentan.
- Fermentación láctica: Es muy utilizada en quesería. Los yogures se obtienen a partir de leche hervida, luego enfriada e inoculada con una cepa definida de bacterias, por ejemplo L. Bulgaricus (Lactobacillus delbrueckii subsp. La fabricación del chucrut se produce por fermentación láctica en presencia de 2 a 3 % de cloruro de sodio. Esta fermentación no solo conserva la col por acidificación, sino que también reduce el contenido de glucosinolatos tóxicos gracias a las bacterias lácticas.
- Fermentación acética: Algunas especies de bacterias acéticas forman colonias que intervienen en la vinagrería en la acescencia de soluciones acuosas que contienen alcohol etílico. Las especies de bacterias acéticas implicadas en el proceso de acescencia en el vinagre del vino son principalmente: Acetobacter aceti, Gluconobacter oxydans, Acetobacter orleanensis, Acetobacter œni y Gluconoacetobacter europaeus cuya tolerancia al etanol y al ácido acético es la más alta.
- Metanización (digestión anaeróbica): En el campo del tratamiento de residuos orgánicos y de la producción de energía renovable, la metanización permite transformar la materia orgánica (contaminación orgánica, estiércol, residuos domésticos fermentables) en biogás.
Proceso de Fermentación en la Granja
El proceso de fermentación de residuos agrícolas u otros materiales orgánicos es simple y requiere un compromiso de tiempo mínimo. En las condiciones adecuadas, muchos fermentos también pueden almacenarse durante meses. Si usa la proporción adecuada de ingredientes, puede hacer un producto relativamente consistente. Los productos fermentados contienen nutrientes disponibles para las plantas y microbios beneficiosos que apoyan la resiliencia de las plantas.
A medida que los microorganismos convierten los azúcares en energía a través de la fermentación, también descomponen materiales ricos en nitrógeno, como las proteínas, en sus partes constituyentes (péptidos y aminoácidos). Los microorganismos y las plantas utilizan estas moléculas más pequeñas ricas en nitrógeno como bloques de construcción para el crecimiento, lo que las convierte en una fuente importante de nitrógeno (Jones y Darrah, 1994; Farrell et al., 2011; Blachier, F., 2025; Tegeder y Rentsch, 2010). Los productos de fermentación son particularmente útiles durante la preparación del suelo, el desarrollo temprano del cultivo y las fases de floración. Se pueden aplicar como aerosoles foliares, empapados de raíces o incorporados en tés de compost.
En la fermentación, los productores combinan materiales orgánicos como restos de comida, materia vegetal verde, residuos de cultivos o desechos de pescado con una fuente de azúcar, generalmente melaza o azúcar de caña sin refinar, para proporcionar energía para la actividad microbiana. A veces, se pueden agregar inoculantes microbianos como especies de Lactobacillus para acelerar el proceso de fermentación. La mezcla fermenta durante 7-30 días (las recetas variarán), dependiendo de la temperatura ambiente y el perfil microbiano deseado. Coloque el recipiente en un lugar sombreado durante 7 a 10 días para que fermente. En general, el rango de temperatura óptimo está entre 60 y 85 grados Fahrenheit. La fermentación se acelerará con temperaturas más altas y se ralentizará con temperaturas más bajas. La temperatura ideal variará según las especies bacterianas que colonizan su fermento. Busque burbujas para confirmar que se está produciendo la fermentación. Guarde el líquido colado en recipientes desinfectados en un lugar fresco y oscuro.
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Perfiles de Nutrientes y Materias Primas
El perfil de nutrientes del fermento resultante dependerá de los nutrientes originales de la materia prima utilizada. Por ejemplo, la fermentación de plantas leguminosas da como resultado un fertilizante con niveles de nitrógeno más altos que un fermento que utiliza pasto como materia prima. Vale la pena señalar que casi cualquier exceso de material vegetal y fácilmente disponible puede ser materia prima para la fermentación. Las partes de las plantas con altas proporciones de celulosa y lignina, como la madera, son más difíciles de descomponer y ralentizarán el proceso de fermentación. Por el contrario, seleccionar plantas con altos niveles de azúcar, almidón y otros nutrientes fácilmente disponibles promoverá el crecimiento microbiano y acelerará el proceso.
Aplicación de Fermentos
Para obtener resultados óptimos, use una mezcla de fermentos frescos y añejos (de más de un mes) en sus preparaciones. Cuando esté listo para realizar su aplicación, diluya el fermento en una proporción de una parte de jugo de planta fermentado por 500 partes de agua (1:500 es aproximadamente 1 cucharada por 2 galones o una taza por 31 galones). Sin embargo, bajo ciertas condiciones, se recomienda una solución más diluida, entre 1:800 y 1:1,000, para evitar posibles daños a las plantas, como quemaduras en las hojas. Aplique la solución a los cultivos una vez por semana, preferiblemente a primera hora de la tarde para evitar quemaduras en las hojas, especialmente cuando se aplican fermentos como enmiendas foliares.
Aplicación foliar vs. suelo:
- Fertilización foliar: Implica la aplicación de nutrientes directamente a las hojas de las plantas, lo que permite una rápida absorción a través de los estomas y la cutícula. Es especialmente eficaz para corregir las deficiencias de micronutrientes y proporcionar un apoyo rápido durante el estrés o las etapas de crecimiento máximo. Debido a que evita el suelo, la alimentación foliar es ideal cuando la absorción de las raíces se ve afectada, como en suelos compactados, secos o biológicamente inactivos.
- Fertilización del suelo: Entrega nutrientes a la zona de las raíces, ofreciendo efectos más duraderos y la capacidad de satisfacer todas las necesidades de macronutrientes. Apoya la salud del suelo y la actividad microbiana, lo que lo hace ideal para desarrollar la fertilidad a largo plazo.
Fermentos de Pescado
En las zonas costeras, los restos de pescado son un recurso valioso para producir enmiendas del suelo de alta calidad. Durante el proceso de fermentación, las enzimas y el agua rompen las abundantes proteínas del pescado en un proceso llamado hidrólisis. Los componentes proteicos resultantes, aminoácidos y péptidos, son componentes valiosos tanto para las plantas como para los microbios, y son una fuente importante de nitrógeno.
Proceso de fermentación de pescado:
- Cubra el fondo del recipiente con rocas del tamaño de una toronja, que proporcionan aireación, minerales y espacio para el líquido creado durante el proceso de fermentación.
- Agregue partes iguales de pescado y una fuente de azúcar (por peso), en capas alternas en el recipiente.
- Dejar en un lugar fresco fuera de la luz solar directa.
- El proceso de fermentación debe durar entre dos y seis meses (Weinert Jr.).
- Diluir la mezcla antes de aplicarla al menos 1:1.000 fermentar en agua. Esto equivale a un mililitro de fermento de pescado por litro de agua.
- Luego aplique al suelo o a las hojas de la planta como aplicación foliar.
Iniciador de aminoácidos de pescado: El proceso para hacer fermentar un pescado en estado líquido es similar al proceso para hacer fermentar pescado en estado sólido descrito anteriormente, excepto con diferentes proporciones de ingredientes y con la adición de agua. Se pueden usar recipientes similares a los que se usan en la fermentación de pescado en estado sólido. Deje que la mezcla fermente en un área fresca y oscura durante tres o cuatro semanas, o hasta que la mezcla pierda su olor acre y conserve un olor suave a vinagre. Los productos de fermentación líquida no necesitan diluirse como una fermentación en estado sólido.
Biocarbón Inoculado
El biocarbón es un tipo de carbón vegetal creado al quemar biomasa a altas temperaturas en condiciones de bajo oxígeno en un proceso llamado pirólisis. El biocarbón se puede hacer en la granja con tecnología simple y con una variedad de materias primas, y se ha utilizado como enmienda del suelo durante miles de años. El biocarbón es una enmienda beneficiosa del suelo en parte debido a su estructura porosa (Glaser et al., 2002; Lehmann et al., 2011).
El espacio poroso adecuado permite la aireación del suelo, aumenta la capacidad de retención de agua del suelo y proporciona un hábitat para los microorganismos (Tecon y Or, 2017). Si bien el 50% del espacio poroso es ideal para el crecimiento de las plantas, muchos suelos agrícolas tienen una porosidad inferior al 50% debido a la labranza, la compactación y la pérdida de materia orgánica (Brady y Weil, 2016). El biocarbón puede mejorar la agregación del suelo, lo que aumenta la porosidad general del suelo (Blanco-Canqui, 2017; Joseph y Cowie, 2021). La estructura porosa del biocarbón también proporciona otros beneficios. El biocarbón puede facilitar el crecimiento y la diversidad microbiana del suelo (Thies y Rillig, 2009; Lehman et al., 2011).
Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC)
La estructura del biocarbón significa que también tiene una mayor capacidad de intercambio catiónico que la mayoría de los suelos minerales (Liang et al., 2006). La capacidad de intercambio catiónico indica la capacidad de un suelo para retener iones cargados positivamente como el amonio (NH₄+), el calcio (Ca2+), el magnesio (Mg2+) y el potasio (K+). Los suelos con valores de CIC más altos pueden retener más nutrientes que los suelos con una CIC más baja.
Definiciones de Biocarbón:
- Biocarbón activado: Biocarbón que se ha combinado con nutrientes y/o microorganismos beneficiosos.
- Biocarbón inoculado: Biocarbón que ha sido inoculado con microbios beneficiosos, como hongos micorrícicos, que promueven un suelo saludable y facilitan el crecimiento de las plantas.
- Biocarbón cargado: Biocarbón con iones cargados positivamente como calcio, magnesio, potasio y amonio agregados. Estos iones se adsorben (se unen) a los sitios de intercambio catiónico cargados negativamente en la superficie de las partículas de biocarbón.
Producción de Biocarbón
El biocarbón se elabora típicamente mediante pirólisis a una temperatura de 400 a 700 °C (Khater, 2024). La alta temperatura requerida para la pirólisis libera compuestos volátiles y agua, creando la estructura porosa altamente valiosa del biocarbón. El biocarbón se puede hacer en algo tan simple como un fuego de pozo cuidadosamente controlado, en una retorta de biocarbón o en una variedad de otras formas de baja tecnología.
Si bien las materias primas utilizadas para producir biocarbón también se pueden usar para hacer compost, diferentes materiales son más adecuados para cada práctica. Las materias primas con un contenido de humedad del 60-70% tienden a ser mejores para el compostaje, mientras que las materias primas con un contenido de humedad del 10-20%, como la biomasa leñosa, son mejores para la producción de biocarbón (Camps y Tomlinson, 2015).
Combinación de Biocarbón con Compost y Fermentos
Los productores pueden mezclar biocarbón con compost para crear una enmienda del suelo con muchos beneficios. La mezcla de biocarbón con compost inocula el biocarbón con microbios antes de aplicarlo al suelo. La combinación de biocarbón y compost mejora la retención de nutrientes del suelo y reduce la lixiviación de nutrientes (Fischer, 2012; Joseph et al., 2012). Agregue biocarbón a una tasa de 5% a 10% por volumen al compost terminado. Si agrega biocarbón al compost con un contenido muy alto de nitrógeno, agréguelo a una tasa del 10% al 20% en volumen (McIntosh y Hunt, 2023).
Al igual que el co-compostaje, el biocarbón se puede utilizar como aditivo en el proceso de fermentación o combinado con un producto de fermentación. El objetivo de mezclar biocarbón y un producto de fermentación es enriquecer el biocarbón con nutrientes y microbios antes de agregarlo al suelo. Los microbios beneficiosos en la fermentación colonizan la estructura porosa del biocarbón.
Al utilizar materiales de “desecho” abundantes y fácilmente disponibles, los agricultores y ganaderos pueden producir enmiendas de suelo de alta calidad a bajo costo a través de los procesos de fermentación y biocarbón. Los productores pueden reducir los costos de los insumos, mejorar la salud del suelo y mejorar la productividad de los cultivos al tiempo que reducen su impacto ambiental.
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