Revisión
Explorando
capacidades, usos y perspectivas del ácido piroleñoso en la agricultura
Exploring capabilities, uses and perspectives of
pyroligneous acid in agriculture
Est.
Yordanys Erasmo Martí Nieto, Universidad de Granma, Bayamo Cuba (¹)
Est.
Virgen Dayana Olivera Reyes, Universidad de Granma, Bayamo Cuba (²)
Dr.
C. Misterbino Borges García, Universidad de Granma, Bayamo Cuba (³)
(¹) Estudiante de 5to. Año de la carrera Agronomía. Facultad de Ciencias
Agropecuarias. Universidad de Granma, Bayamo, Cuba. yem.nieto@gmail.com
(²) Estudiante de 5to. Año de la carrera Agronomía. Facultad de
Ciencias Agropecuarias. Universidad de Granma, Bayamo, Cuba. dayanaoliv263@gmail.com
(³) Profesor Titular. Licenciado en Biología. Màster en Biotecnología.
Doctor en Ciencias Biológicas. Profesor
del departamento de Biotecnología Vegetal. Facultad de Ciencias Agropecuarias.
Universidad Granma. Bayamo. Cuba. misterbinobgarcía@gmail.com
http://orcid.org/0000-0002-2052-7294
Resumen
El
ácido piroleñoso, obtenido a partir de la pirolisis de materia orgánica, ha
emergido como una alternativa prometedora en la agricultura sostenible debido a
sus propiedades y capacidad para mejorar la calidad del suelo. La evidencia recopilada indica
que el ácido piroleñoso exhibe actividad antimicrobiana in vitro e in vivo
contra una gama de patógenos vegetales,
incluyendo hongos, bacterias y
nematodos, mostrando un potencial significativo para el biocontrol de
enfermedades en diversos cultivos. Su
uso como herbicida ha mostrado resultados positivos en la inhibición del
crecimiento de malezas sin afectar negativamente a los cultivos deseados. Además, varios estudios demuestran que el ácido piroleñoso induce respuestas de defensa sistémica en las
plantas, incrementando su resistencia a estreses bióticos. En cuanto a los usos
directos en el crecimiento, se observó que puede promover el crecimiento radicular, la
absorción de nutrientes y la tolerancia al estrés abiótico, como la sequía y la
salinidad, mejorando el rendimiento de los cultivos en condiciones poco óptimas. A pesar de estos hallazgos
prometedores, la revisión también identifica brechas significativas en la investigación.
La mayoría de los estudios se han
realizado a escala de laboratorio o invernadero, siendo necesaria la validación
de estos efectos en ensayos de campo a
gran escala en diferentes condiciones agroecológicas (necesidad de estudios multicéntricos). Asimismo, se requiere una
mayor comprensión de los mecanismos moleculares subyacentes a las interacciones del dicho compuesto con las plantas y los
microorganismos del suelo.
Palabras claves: ácido
piroleñoso; agricultura; inhibición; crecimiento; plantas
Abstract
Pyroligneous acid, obtained from the pyrolysis of organic
matter, has emerged as a promising alternative in sustainable agriculture due
to its properties and ability to improve soil quality. The evidence collected
indicates that pyroligneous acid exhibits antimicrobial activity in vitro and
in vivo against a range of plant pathogens, including fungi, bacteria and
nematodes, showing significant potential for the biocontrol of diseases in
various crops. Its use as a herbicide has shown positive results in inhibiting
the growth of weeds without negatively affecting the desired crops.
Furthermore, several studies demonstrate that pyroligneous acid induces
systemic defense responses in plants, increasing their resistance to biotic
stresses. Regarding direct uses in growth, it was observed that it can promote
root growth, nutrient absorption and tolerance to abiotic stress, such as
drought and salinity, improving crop performance in less than optimal
conditions. Despite these promising findings, the review also identifies
significant gaps in the research. Most
studies have been carried out on a laboratory or greenhouse scale, making it
necessary to validate these effects in large-scale field trials in different
agroecological conditions (need for multicenter studies). Likewise, a greater
understanding of the molecular mechanisms underlying the interactions of said
compound with plants and soil microorganisms is required.
Keywords: pyroligneous acid; agriculture; inhibition; growth;
plants
Introducción
El uso del ácido piroleñoso en la agricultura ha ganado atención en los últimos
años como una alternativa sostenible y ecológica para el manejo de cultivos.
Entre sus características más destacadas se encuentran sus efectos
antimicrobianos, que pueden ayudar a controlar plagas y enfermedades, así como
su capacidad para mejorar la calidad del suelo al aumentar la retención de
humedad y la actividad microbiana.
Estudios consultados (Theapparat et al, 2018)
refieren que el ácido piroleñoso también llamado vinagre de madera es un
líquido acuoso producido a partir de la pirolisis de biomasa como sub producto
de la obtención de carbón, se obtiene por la condensación del humo generados
durante la pirolisis de la biomasa de 450 - 600 C, este líquido tiene un
ahumado especial, el olor y el color son de amarillo claro a marrón.
En consulta del artículos (Mohan et al. 2007)
plantea que este aceite biológico es un producto procedente de la pirolisis de
especies madereras, resultante de la descomposición de biomasa y que puede
realizarse en ambientes favorables y controlados. En varios países se
promociona como fuente limpia de tecnología debido al empleo de recursos
naturales sustituibles como medidas de mitigación ante los efectos del cambio
climático y los riesgos en la salud (Grewal, Abbey, y Gunupuru, 2018). En la
misma manera se puede inferir que la búsqueda y la aplicación de tecnologías en
la adquisición de productos energéticos y químicos orgánicos como el ácido
piroleñoso refleja bastante interés en el mundo actual, mencionando entre ellas
la pirolisis de la biomasa forestal. Siendo el interés fundamental investigar
alternativas innovadoras para la adquisición de productos orgánicos que sean
idóneos de garantizar el empleo eficiente de los recursos forestales y la
preservación del ambiente, ya que en el procedimiento de la pirolisis acontece
reacciones complejas que benefician a la adquisición de productos orgánicos con
múltiples usos (Santos et al, 2018).
Estudios plantean que el uso excesivo y la baja
eficiencia de los fertilizantes químicos han provocado la eutrofización, la
contaminación, por consecuente existe una necesidad urgente de desarrollar un
enfoque agrícola eficiente y respetuoso con el medio ambiente para la
restauración del suelo y la mejora del crecimiento de los cultivos (Pan, Zhang,
Wang y Liu, 2017).
En
el caso específico de Cuba, el interés por el uso del ácido piroleñoso se ha
intensificado en el marco de la búsqueda de alternativas sostenibles que
permitan mejorar la producción agrícola sin depender excesivamente de insumos
importados.
Los
principales estudios realizados en Cuba han sido a nivel de laboratorio (Rojas,
et al., 1997) evaluó la efectividad antimicrobiana de 4 productos derivados del
ácido piroleñoso (LQ 501-10, LQ 501-20, LQ 502-10 y LQ 502-20), según la
metodología del Consejo de Ayuda Mutua Económica (CAME). Los 4 productos tienen
buena efectividad antimicrobiana a la concentración del 6 %. El estudio
práctico en áreas quirúrgicas mostró una gran reducción de unidades formadoras
de colonias después de la desinfección. En el estudio toxicológico se aprecia
que los 4 productos son aptos para el uso propuesto.
Se
recomienda su utilización como desinfectantes de superficie (paredes, pisos,
mesetas, etcétera), además pueden emplearse como limpiador. Los 4 productos
formulados se pusieron en práctica y se incluyeron en el Registro de Productos
Sanitarios.
En
consonancia a lo antes expuesto, esta revisión bibliográfica tiene como objetivo:
fundamentar el uso del ácido piroleñoso en la agricultura y su implementación
como respuesta viable a los retos actuales tanto a nivel internacional como en
el contexto cubano, ofreciendo una vía hacia un futuro agrícola más sostenible
y equilibrado.
Desarrollo
El
ácido piroleñoso es una mezcla compleja de compuestos orgánicos, principalmente
ácidos (como el ácido acético), fenoles, aldehídos y otros componentes
volátiles. Su producción ocurre a través de la descomposición térmica de la
madera en ausencia de oxígeno, generando un líquido que puede ser condensado y
purificado. Este líquido es rico en sustancias químicas que pueden tener
diversas aplicaciones industriales y agrícolas. En términos de pH, el ácido piroleñoso
generalmente presenta un valor ácido, lo que puede influir en las propiedades
del suelo al ser aplicado.
Efecto Bioestimulantes del Ácido Piroleñoso
A
la primera cosecha a los 45 días por problemas provocados por Fusarium, se pudo
determinar que el producto estudiado ácido piroleñoso, tuvo excelentes
resultados en control y repelencia de plagas insectiles, además el hibrido y las
condiciones agroclimáticas favorecieron durante las horas de aplicación; así
como el periodo de aplicación fue primordial para que no se haya alcanzado el
umbral económico en cada una de las parcelas evaluadas, ya sea por la
efectividad de los elementos o por el olor a humo que contiene el producto orgánico
(Espín, 2020).
El
uso del ácido piroleñoso como bioestimulante ha sido objeto de estudio en
diversas investigaciones. Se ha observado que su aplicación puede mejorar el
crecimiento y desarrollo de las plantas, promoviendo la formación de raíces y
aumentando la biomasa. Esto se atribuye a la presencia de compuestos fenólicos
que actúan como hormonas vegetales, estimulando procesos fisiológicos como la
fotosíntesis y la absorción de nutrientes Lescay (2024). Además, el ácido
piroleñoso puede inducir resistencia a estrés abiótico en plantas, mejorando su
adaptación a condiciones adversas.
Efecto
en el Suelo
El autor (Castillo, 2007) expone que en la
producción de compost, el ácido piroleñoso aumenta el contenido del nitrógeno y
acelera su fermentación utilizándolo en una relación de 200 mL por litro de
agua.
En su artículo Ming, Binjie &Wang (2018)
mencionan que el ácido piroleñoso actúa como una prometedora enmienda para
mejorar el suelo debido a que contiene múltiples beneficios para la producción
agrícola, estimula el crecimiento de las plantas, acelera la velocidad de
germinación de las semillas, mejorar la acidez del suelo, apoya en la absorción
de nutrientes por las plantas, mejora la cosecha de los productos, inhibe el
desarrollo de patógenos como hongos de plantas y actúa como fertilizante
orgánico.
Estudios anteriores mostraron que la aplicación de
ácido piroleñoso de madera en el suelo mejora la acidez del suelo y podría
estimular el crecimiento de las plantas, elevando la capacidad de intercambio
de cationes del suelo (CIC) y, en consecuencia, beneficiar la translocación de
nitrógeno y fósforo del suelo a la planta (Vaccari et al, 2015). Por ende, hay
una reducción en la lixiviación del N y el incremento de retención de ella y la
biodisponibilidad en los suelos agrícolas pueden potencialmente disminuir la
demanda de fertilizantes nitrogenados para el crecimiento de los cultivos
(Zheng et al., 2013).
La literatura consultada (Lescay, 2024) hace
alusión a resultados
comprobados de la eficiencia y eficacia del ácido piroleñoso como fuente de
fertilización orgánica. Refiere que cerca de 400 pequeños productores rurales
de cuatro municipios en Nicaragua utilizan esta sustancia como fuente de
fertilización en sus cultivos.
Efecto Herbicida
Artículos
consultados hacen alusión al uso del ácido piroleñoso como herbicida siendo
este objeto de estudio en diversas
investigaciones. En las cuales se ha observado que este compuesto puede inhibir
el crecimiento de ciertas especies de malezas. Sin embargo, es esencial
considerar las dosis y métodos de aplicación para minimizar efectos adversos
sobre las plantas cultivadas (Ocampo, 2015.
Estudios
como, (Arce, 2001) plantean que los mejores resultados fueron sobre flor
amarilla aplicando vinagre a 15 días de emergencia de la maleza y a un
porcentaje de acidez de 10% con 96% de efectividad. El volumen óptimo de uso
fue 200 L/ha con 80% de control para el resto de hojas anchas el control fue
variable debido a la poca densidad de las mismas en el campo. El cambio de
malezas después de la aplicación de los tratamientos fue pangola, pata de
gallina y coyolillo. Los efectos del volumen de aplicación fueron
significativos en malezas hojas anchas y no para gramíneas ni ciperáceas. Estas
diferencias se atribuyen a la cantidad de herbicida que puede ser retenido en
las hojas, que es diferente en las hojas anchas y gramíneas y ciperáceas por la
composición física y química de las mismas.
Los
tratamientos consistieron en un control (sin aplicación de producto) y dosis de
0.5, 1.0, 1.5, 2.0 y 2.5 L ha-1 aplicados cuatro días después de la surca. Se
realizaron muestreos a los 10, 20, 30 y 40 días después de aplicado el producto
para cuantificar la población de arvenses por parcela, para lo cual se utilizó
un marco de madera de 0,5 x 0,5 m que se situó en tres puntos al azar en cada
parcela y se contó la población total de arvenses dentro del marco, y se
cuantificó la población de hojas anchas y hojas finas. Los datos se procesaron
mediante un análisis de varianza de clasificación doble y la comparación
múltiple de medias se realizó a través de la prueba de Tukey para p≤
0,05. Los resultados mostraron que el Ácido Piroleñoso de marabú en dosis entre
1.0 y 2.5 L ha-1mostró efecto herbicida en la población de arvenses evaluada,
con énfasis en las arvenses de hojas anchas (Lescay, et al., 2024).
Efecto
del Ácido Piroleñoso en la Germinación de Semillas
Citado
por (Pelinco, et al., 2020) en su
estudio plantea, Chuaboom (2016) aplicó ácido piroleñoso de bambú para mejorar
la germinación de semillas de arroz, donde obtuvo resultados similares
aumentando significativamente el porcentaje de germinación de semillas por la
capacidad de inhibir los agentes patógenos debido a sus componentes químicos.
Mun (2010) obtuvieron resultados similares con la aplicación de ácido
piroleñoso de bambú, obtenidos a diferentes temperaturas del AP, también
reporta que la composición son las mismas en la recolección a diferentes
temperaturas, no obstante, la recolección de AP de 200 ºC a 250 ºC mostraron
los resultados más altos en la germinación de semillas de crisantemo y berro
por las sustancias activas que se encuentran en las estructuras de los árboles
que tiene el efecto regulador sobre la germinación y crecimiento de las
plántulas.
Uso
del Ácido Piroleñoso en la Propagación del Cultivo del Ñame
El
ñame (Dioscorea spp.) es un cultivo importante en muchas regiones tropicales y
subtropicales. El ácido piroleñoso ha sido utilizado en la propagación de este
cultivo, ya que se ha demostrado que promueve la formación de raíces y brotes
en los tubérculos. Su aplicación como tratamiento post-cosecha ayuda a prevenir
enfermedades durante el almacenamiento y mejora la viabilidad de los esquejes
utilizados para la propagación. Estudios sugieren que el uso de ácido
piroleñoso puede incrementar el rendimiento del ñame al mejorar la sanidad y
vigor de las plántulas.
Efecto
del Ácido Piroleñoso en el Control de Plagas y Enfermedades
Investigaciones
han demostrado que el ácido piroleñoso tiene propiedades fungicidas y
bactericidas que pueden ser efectivas en el control de plagas y enfermedades en
cultivos. Según un estudio realizado por, la aplicación de ácido piroleñoso
redujo significativamente la incidencia de enfermedades fúngicas como el mildiu
en cultivos de hortalizas. Además, su acción se basa en la alteración de las
membranas celulares de los patógenos y en la inducción de respuestas defensivas
en las plantas-
Murillo (2024) plantea que:
El ácido piroleñoso presentó una mejor eficiencia en
el género Cercospora sp, en cuatro concentraciones diferentes y por ende una
mejor inhibición. En el género Colletotrichum sp la mejor eficiencia e
inhibición se presentó en las dosis más altas que son 250 ml y 300 ml. En los
resultados de este estudio influye el pH que tiene estos patógenos fúngicos
(género Cercospora sp pH 4.0, género Colletotrichum sp pH 5.0), el tiempo y la
cantidad de esporas influyen en la eficiencia del A.P sobre los géneros
fúngicos en estudio, la esporulación en el género Colletotrichum sp es
abundante y en menos tiempo, en cambio el género Cercospora sp, requiere de más
tiempo y su esporulación es mínima y el pH de 3.08 que presenta el ácido
piroleñoso.
Resultados
de aplicación del Ácido Piroleñoso
En investigaciones internacionales consultadas
(Ming, Binjie & Wang, 2018) se ha reportado la obtención de ácido
piroleñoso aprovechando los residuos maderables. Reportaron que las diferentes
dosis de ácido piroleñoso diluido no mostraron diferencia en las tasas de
germinación de las semillas de pepino en comparación con las del tratamiento
con CK (P> 0,05). Sin embargo, vinagre piroleñoso agregado a la dilución de
10000 veces aumentó significativamente la longitud de la raíz y la biomasa seca
del pepino en un 20.9% y 5.92%, respectivamente (P <0.05).
Por lo tanto, el vinagre de madera en un momento
óptimo de dilución podría usarse como un prometedor agente para la germinación
de semillas, y mejorar aún los rendimientos de los cultivos. Artículos
consultados (Luo et al. (2019) indicaron
que la adición de ácido piroleñoso no tuvo efectos en la germinación de
pimiento y tomate, mientras que promovió la longitud de la raíz y el brote a
bajas concentraciones (por ejemplo, 0.002% y 0.02%). Además, el ácido
piroleñoso promovió individualmente el desarrollo de la raíz de las plántulas
de pimiento, como la longitud de raíz en un 45.4 – 51.6%, y aumentó la biomasa
del brote y la raíz en un 20.9 –22.0% y 100–113%, respectivamente; sin embargo,
la aplicación conjunta de biochar y acido piroleñoso mostró pocos efectos.
En estudios por (Pelinco, et al., 2020) refieren que
no se muestra significancia del ácido piroleñoso en la germinación de semillas
de sandía, de la misma forma las semillas de cocona y cacao si muestran efectos
significativos de la aplicación del ácido piroleñoso. El coeficiente de
variación determinado para el porcentaje de germinación en semillas de sandía
fue 6.49 %, para las semillas de cocona fue 4.52 % y para semillas de cacao fue
4.28 %, el cual valora la precisión de los resultados en campo.
Por otra parte, el porcentaje de germinación para
semillas de cacao resultó efectos altamente significativos con la aplicación de
AP de cético y bambú obteniendo el 100 % de germinación de semillas con los
tratamientos T-8 y T-2 asignando una ponderación de (A), mientras que el
tratamiento testigo T-10 obtuvo un 84.43 % de germinación de semillas asignando
una ponderación estadística de (B).
Lo resultados de análisis de composición de los
ácidos piroleñosos de las especies de bambú, pisonay y cético se realizó por
cromatografía de gases acoplado a un espectrómetro de masas (GC-MS), elaborado
en el laboratorio LABICER de la Universidad Nacional de Ingeniería donde señala
que tiene diferentes compuestos orgánicos como (ácidos, alcoholes, fenoles y
compuestos neutros), la especie de bambú tiene 12 compuestos orgánicos (32.15 %
de ácidos, 37% de alcoholes, 14.27% fenoles y 15.81% de componentes neutros) la
especie de pisonay resultó con 20 compuestos orgánicos (27.20% de ácidos, 36.06%
de alcoholes, 13.55% fenoles, 23.19% de componentes neutros) y la especie de cético
tiene 23 compuestos orgánicos (13.02% de ácidos, 31.23% de alcoholes, 15.47%
fenoles y 40.34% de componentes neutros.
Luo et al. ,
(2019) Evaluaron los efectos del ácido piroleñoso a base de álamo, donde no
muestra efectos sobre la germinación de semillas de pimiento y tomate, pero si
estimulò su crecimiento. Dado que estas especies son plantas anuales, y la
germinación se dio entre los 3 a 5 días para tomate mientras que del pimiento
se dio los 5 a 10 días.
Perspectivas
del Mercado del Ácido Piroleñoso
Los
subproductos del proceso de producción de carbón vegetal como briquetas,
alquitrán de madera, ácido piroleñoso pueden convertirse factores de mejora en
la eficiencia y además en mejores fuentes de ingresos ya que sus valores
comerciales pueden ser superiores al de carbón perse. Considerando que el
mercado de estos productos es incipiente, debido precisamente a la falta de
conocimientos técnicos, la posibilidad de utilizar los subproductos del proceso
de carbonización de carbón es aún un desafío. En este sentido, la mejora de la
eficiencia del proceso de producción no sólo permite a los agricultores mejorar
sus ingresos, sino también mejorar sus condiciones de vida impactando en menor
índice el ambiente y favorecen alcanzar el objetivo fijado por el gobierno en
2010 respecto a sus compromisos internacionales sobre la minimización de
emisiones de gases efecto invernadero.
Comparativa General:
Todos los estudios enfatizan la versatilidad
del ácido piroleñoso en la agricultura, tanto en el control de plagas y
enfermedades como en su potencial herbicida y promotor del crecimiento.
Las investigaciones muestran que el ácido no solo es efectivo contra patógenos,
sino que también puede mejorar la salud y el rendimiento de los cultivos,
sugiriendo un enfoque más holístico hacia el manejo agrícola.
La
perspectiva de un crecimiento del mercado del ácido piroleñoso respalda la
tendencia hacia opciones más sostenibles en la agricultura, alineando la
investigación científica con las demandas del mercado.
Conclusiones
1. El ácido piroleñoso se presenta como una alternativa prometedora en la
agricultura moderna, representando múltiples beneficios, desde su capacidad
como bioestimulante, el control de plagas y enfermedades, como en la gestión de
malezas debido a su potencial como herbicida natural.
2.
La aplicación adecuada y controlada del mismo, puede contribuir a prácticas
agrícolas más sostenibles y eficientes. Su uso en cultivos específicos, como el
ñame, demuestra su potencial para mejorar la productividad agrícola. Sin
embargo, es fundamental realizar más investigaciones para optimizar su
aplicación y comprender mejor sus efectos a largo plazo en diferentes sistemas
agrícolas.
3.
La integración del ácido piroleñoso en prácticas agrícolas sostenibles podría
contribuir significativamente a un futuro agrícola más ecológico y rentable.
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