Resumen

El presente trabajo doctoral aborda alternativa biotecnológica a la problemática asociada al proceso fisicoquímico de fijación de nitrógeno. Se desarrolló una estrategia de bioprospección en donde usando reactores en batch y a partir de inóculos provenientes de suelos y lodos de sistemas de tratamientos de aguas residuales, se establecieron ecosistemas microbianos capaces de crecer sin nitrógeno reactivo. Se determinó que, con la estrategia implementada independientemente del inóculo empleado, se puede establecer un consorcio microbiano fijador de nitrógeno logrando hasta duplicar la concentración de nitrógeno en el medio. Estas comunidades microbianas fueron posteriormente utilizadas en dos procesos biotecnológicos. En el primer caso, se acopló a la producción de metano en la valorización integral de residuos lignocelulósicos con una alta relación carbono nitrógeno C/N, en donde se pudo determinar que adicionando un 10% consorcio microbiano fijador de nitrógeno a un lodo anaerobio con respecto a su concentración de sólidos volátiles, se pudo aumentar hasta en un 57.5% la cantidad de biogas producido empleando bagazo de caña de azúcar (Saccharum officinarum) como sustrato. En el segundo caso, se utilizó un consorcio proveniente de suelo agrícola como sustituto a una fracción comprendida entre el 33% y 66% de la fertilización nitrogenada para la producción de ají cayena (Capsicum annuum L.). Se pudo determinar que al reemplazar en un 33% la fertilización nitrogenada por consorcios microbianos fijadores de nitrógeno se puede aumentar el peso y cantidad de frutos por planta. Los resultados obtenidos en esta investigación pueden ser aplicados en futuros estudios a un modelo integral de biorrefinería en el campo agroindustrial, en donde mediante el aprovechamiento de residuos orgánicos se produzcan biofertilizantes in situ y energía, disminuyendo la huella de carbono y nitrógeno de los procesos.