Mohamed Hijri: A simple solution to the coming phosphorus crisis

Mohamed Hijri is a professor of biology and a researcher at the plant biology research institute (l'Institut de recherche en biologie végétale) at the Université de Montréal. His work focuses on the most common and widespread symbiotic relationship on earth -- between plant roots and a type of fungi found in the soil called arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). These fungi improve plant growth by increasing roots' ability to absorb phosphorus, while also boosting resistance to pathogens.

As Hijri points out in his talk, the study of AMF and a deeper understanding of them could have big implications for agriculture and could help divert us from an impending crisis -- that we are quickly running out of phosphorus.

Inizierò facendovi una domanda: qualcuno di voi ha familiarità con il problema dell'alga blu? Ok, la maggior parte di voi. Penso che si sia tutti d'accordo sul fatto che rappresenti un serio problema. Nessuno ha voglia di bere acqua contaminata dall'alga blu, o di nuotare in un laghetto infestato da alghe blu. Giusto?

Spero che non ne rimaniate delusi, ma oggi, non parlerò di alghe blu. Parlerò, invece, della causa principale che sta alla radice della questione, alla quale farò riferimento come 'crisi del fosforo'. Perché ho scelto oggi, di parlarvi della crisi del fosforo? Per la semplice ragione che nessun altro ne sta parlando. E per la fine della mia presentazione, spero che il pubblico sia consapevole di questa crisi e di questo problema.

Ora, il problema è che, se chiedo perché ci troviamo in questa situazione con l'alga blu, la risposta è che ha a che vedere con il modo in cui coltiviamo. In agricoltura utilizziamo concime, fertilizzanti chimici. Perché utilizziamo fertilizzanti chimici in agricoltura? Sostanzialmente, per aiutare le piante a crescere e per produrre un miglior raccolto. Purtroppo Il fatto è che questo genererà un problema ambientale, finora senza precedenti.

Prima di andare oltre, lasciate che vi faccia un corso intensivo di biologia vegetale. Dunque, di cosa ha bisogno una pianta per crescere? Una pianta, molto semplicemente, ha bisogno di luce, di CO2 ma soprattutto, ha bisogno di sostanze nutritive, che estrae dal suolo. Molte di queste sostanze nutritive sono elementi chimici fondamentali: fosforo, azoto e calcio. Quindi, le radici della pianta attingono a questi elementi.

Oggi ci concentreremo su un rilevante problema legato al fosforo. Perché, in particolare, il fosforo? Perché è l'elmento chimico più problematico. Per la fine della mia presentazione, avrete notato quali sono questi problemi e in che situazione ci troviamo oggi.

Il fosforo è un elemento chimico essenziale per la vita. Questo è un punto davvero importante. Vorrei che tutti capissero cosa c'è in gioco con il fosforo. Il fosforo è un componente chiave di parecchie molecole, della maggior parte delle molecole della vita. Gli esperti nel campo sapranno che la comunicazione cellulare avviene attraverso il fosforo: fosforilazione, defosforilazione. Le membrane cellulari sono basate sul fosforo e vengono chiamate 'fosfolipidi'. In tutti gli esseri viventi gli scambi di energia, ATP, sono basati sul fosforo. Ancora più importante, il fosforo è un componente chiave del DNA, che tutti conoscono e che vedete in questa immagine. Il DNA è il nostro patrimonio genetico. È estremamente importante e, ancora una volta, il fosforo gioca un ruolo chiave.

Dove lo troviamo tutto questo fosforo? In quanto umani, dove lo troviamo? Come ho spiegato prima, le piante estraggono il fosforo dal suolo, attraverso l'acqua. Noi umani lo assimiliamo da ciò che mangiamo: piante, vegetali, frutta, e anche da uova, carne e latte. È vero che alcuni esseri umani si nutrono meglio di altri. Alcuni sono più felici di altri. E adesso, osservando quest'immagine, che parla da sé, vediamo l'agricoltura moderna, alla quale faccio riferimento come "agricoltura intensiva". L'agricoltura intensiva si basa sull'uso di fertilizzanti chimici. Senza i concimi, non saremmo in grado di produrre a sufficienza per sostentare la popolazione mondiale. Parlando di umani, siamo attualmente in 7 miliardi sulla Terra. In meno di 40 anni, saremo 9 miliardi. E la domanda è piuttosto semplice: abbiamo abbastanza fosforo per nutrire le nostre generazioni future?

Quindi, al fine di comprendere questi problemi, dove troviamo il nostro fosforo? Lasciatemi spiegare. Ma prima, supponiamo solamente di usare il 100% di una somministrazione di fosforo. Solo il 15% di questo 100% va alla pianta. L'85% va perduto. Si immette nel suolo, terminando il suo viaggio nei laghi, aumentando il contenuto di fosforo nei laghi, dando luogo al problema dell'alga blu. Vedrete che qui c'è un problema, qualcosa di illogico. Viene usato il 100% del fosforo ma, solo il 15% viene assorbito dalla pianta. Mi direte che è uno spreco. Si, lo è! E ciò che è peggio è che è davvero costoso. Nessuno vuole buttare i propri soldi dalla finestra ma, sfortunatamente, è ciò che sta succedendo oggi. L'80% di ogni razione di fosforo è perduta. L'agricoltura moderna dipende dall'apporto di fosforo. E dato che per farne arrivare il 15% alla pianta, tutto il resto si disperde, siamo costretti ad usarne sempre di più.

Ora, da dove prendiamo questo fosforo? Fondamentalmente, lo estraiamo dalle nostre miniere. Questo è uno straordinario articolo pubblicato in "Nature", nel 2009, il quale diede formalmente il via alla discussione sulla crisi del fosforo. Fosforo, una sostanza nutritiva essenziale alla vita, che sta diventando sempre più rara, e della quale ancora nessuno sta parlando. E tutti sono d'accordo: politici e scienziati concordano che ci stiamo dirigendo verso la crisi del fosforo.

Ciò che state vedendo qui è una miniera a cielo aperto negli Stati Uniti, e per farvi avere un'idea delle dimensioni di questa miniera, se guardate nell'angolo in altro a destra, vedrete una piccola gru, ecco, quella è una gru gigante. Questo lo mette davvero nella giusta prospettiva. Dunque, estraiamo il fosforo dalle miniere. E se faccio un paragone con il petrolio, c'è una crisi del petrolio, ne parliamo, parliamo del riscaldamento globale, ma non citiamo mai la crisi del fosforo. Per ritornare al problema del petrolio, il petrolio è qualcosa di sostituibile. Si possono usare biocarburanti, o l'energia solare, o idroelettrica, ma il fosforo è un elemento essenziale, indispensabile per la vita, e non può essere sostituito.

In che stato si trovano, ad oggi, le riserve mondiali di fosforo? Questo grafico vi dà un'idea sommaria della situazione in cui ci troviamo oggi. La linea nera rappresenta una previsione delle riserve di fosforo. Nel 2030 raggiungeremo il picco. Entro la fine di questo secolo, non ce ne sarà più. La curva punteggiata mostra la situazione attuale. Come potete vedere, raggiungeremo il picco nel 2030, allora io sarò già in pensione. Ma ci stiamo dirigendo seriamente verso un'enorme crisi, e vorrei che le persone si accorgessero del problema.

Abbiamo forse una soluzione? Cosa dobbiamo fare? Siamo alle prese con un paradosso. Sarà disponibile sempre meno fosforo. Nel 2050 saremo 9 miliardi, e a detta della FAO delle Nazioni Unite, nel 2050 dovremo raddoppiare la produzione agricola rispetto ad oggi. Avremo meno fosforo e la necessità di produrre più cibo. Cosa facciamo? È davvero una situazione paradossale. Abbiamo forse una soluzione o un'alternativa che ci permetta di ottimizzare il consumo del fosforo?

Ricordate che l'80% è destinato ad andar perduto. La soluzione che vi propongo oggi è presente da parecchio tempo, già da prima che le piante fossero presenti sulla Terra, ed è un fungo microscopico, molto misterioso, molto semplice e al contempo estremamente complesso. Subisco il fascino di questo piccolo fungo da ormai 16 anni. Mi ha spinto ad approfondire la mia ricerca e ad usarlo come modello per i miei studi in laboratorio

Questo fungo vive in simbiosi con le radici. E con simbiosi intendo associazione bidirezionale e reciprocamente benefica chiamata anche micorriza. Questa diapositiva illustra i componenti di una micorriza. State guardando una radice di grano, una delle piante più importanti del mondo. Normalmente, una radice si procura da sé il fosforo. Va in cerca di fosforo, ma solo in quel millimetro di terreno che la circonda. Al di là di quel millimetro la radice non riesce a captarlo. Non può proseguire nella sua ricerca di fosforo. Adesso, immaginate questo piccolo, microscopico fungo. Cresce molto più rapidamente ed è progettato molto meglio per cercare il fosforo. Può andare oltre quella zona sfruttata dalla radice per cercare il fosforo.

Non ho proprio inventato nulla; è una biotecnologia che esiste da 450 milioni di anni. E nel tempo, questo fungo si è evoluto e adattato per cercare persino la più piccola traccia di fosforo e per renderla utilizzabile, per renderla disponibile alla pianta. Ciò che vedete qui, nel mondo reale, è una radice di carota e un fungo con i suoi sottilissimi filamenti. Guardando più da vicino, possiamo vedere che il fungo è molto discreto nella penetrazione. Prolifererà tra le cellule della radice, si insidierà, infine, in una cellula e inizierà a costruire una tipica struttura arbuscolare, che aumenterà considerevolmente l'interfaccia di scambio tra la pianta e il fungo. Ed è per mezzo di questa struttura che avrà luogo il vicendevole scambio. È uno scambio vantaggioso per tutti: Io ti do il fosforo e tu mi nutri. Una vera simbiosi.

Ora, nel diagramma che ho usato in precedenza, utilizzeremo una pianta con una micorriza. E invece di usare il 100% della dose, la ridurrò al 25%. Vedrete che di questo 25%, del più ne beneficerà la pianta, più del 90%. Una quantità davvero esigua di fosforo rimarrà nel terreno. È totalmente naturale. Inoltre, in certi casi non abbiamo neppure bisogno di aggiungere del fosforo.

Se vi ricordate del grafico che vi ho mostrato prima, l'85% del fosforo si disperde nel terreno e le piante non son in grado di accedervi. Nonostante sia presente nel suolo, lo è in forma insolubile. La pianta è in grado di procurarsi solo forme solubili. Il fungo è in grado di solubilizzare questa forma insolubile rendendola accessibile alla pianta. Ad ulteriore supporto della mia tesi, qui c'è un'immagine che parla da sé. Questi sono dei test in un campo di sorgo. A sinistra potete vedere il raccolto prodotto mediante l'agricoltura convenzionale, con il 100% di razione di fosforo. Dall'altra parte, la razione è stata ridotta del 50% e guardate il rendimento. Con solo mezza dose abbiamo raggiunto una migliore resa del raccolto.

Ciò a dimostrazione che questo metodo funziona. E in alcuni casi, a Cuba, in Messico e in India, la dose può essere ridotta al 25% e in molti altri casi non c'è addirittura alcun bisogno di utilizzarlo, perché i funghi sono così ben preparati a trovare il fosforo e ad estrarlo dal terreno. Questo è un esempio di coltura di soia in Canada. La micorriza è stata usata in un campo, ma non nell'altro. Qui, il blu indica un miglior raccolto e il giallo una produzione più scarsa. Il rettangolo nero è l'appezzamento al quale è stata aggiunta la micorriza. In altre parole, come ho detto prima, non ho inventato assolutamente nulla. La micorriza esiste in natura da 450 milioni di anni e ha aiutato le specie odierne a diversificarsi.

Dunque, questo non è un qalcosa che si sta ancora sottoponendo a test di laboratorio. La micorriza esiste, funziona, è prodotta in scala industriale e distribuita in tutto il mondo. Il problema è che le persone non ne sono al corrente. Produttori e agricoltori non sono ancora informati della questione. Noi abbiamo una tecnologia che funziona, e una che, se usata correttamente, attenuerebbe un po' la pressione che stiamo esercitando sulle riserve mondiali di fosforo.

In conclusione, sono uno scienziato e un sognatore. Questo argomento mi appassiona molto. Se mi chiedeste quale sia il mio sogno di pensionamento, che sarà quando raggiungeremo il picco di fosforo, vi direi che si usi un'etichetta: "Fatto con micorriza" e che i miei figli e i miei nipoti comprino dei prodotti che portino quella dicitura.

Grazie per la vostra attenzione.

(Applausi)