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#Medioambiente

Jóvenes científicas transforman una bacteria en aliada de la agricultura sostenible

Como el Aprendizaje Basado en Proyectos llevó a dos estudiantes a investigar, experimentar y crear un biofertilizante sostenible.

Escuelas

Liceo Bicentenario de Excelencia Polivalente San Nicolás

Nombre del proyecto

Fixaterra

Áreas STEM

Ciencias, Tecnología

Otras áreas de conocimiento

Educación Ambiental, Química

Frente a las sequías, las heladas y la degradación del suelo que afectan a los pequeños agricultores del centro de Chile, dos alumnas chilenas desarrollaron “Fixaterra”, un biofertilizante sustentable elaborado a partir de una bacteria, capaz de favorecer el crecimiento de las plantas y aumentar su resistencia al estrés climático. Lo que comenzó como una investigación escolar terminó convirtiéndose en el proyecto ganador de Solve for Tomorrow del país, en 2025.

Las dos jóvenes tenían 14 años y estaban en el segundo año de la enseñanza media (el antepenúltimo año de escolaridad obligatoria). La idea nació cuando observaban las dificultades que enfrentan los pequeños agricultores de su comunidad debido a las heladas, las sequías y la degradación del suelo. En una comuna donde cerca del 50% de la población vive de la agricultura familiar, las estudiantes querían encontrar una forma de proteger los cultivos frente a los efectos del cambio climático. “La mayoría de los agricultores depende de fertilizantes NPK de liberación controlada. El problema es que estos productos están recubiertos de polímeros sintéticos derivados de petróleo que contaminan el suelo y degradan los ecosistemas acuáticos”, explica la profesora mediadora Macarena Álvarez.

Para solucionar este problema, inicialmente pensaron en desarrollar plantas genéticamente más resistentes, pero la maestra advirtió que era necesario convertir esa propuesta en una solución viable para un laboratorio escolar. “A la hora de pensar en ideas, es alentador ver a las estudiantes soñando con lanzar un satélite al espacio, pero como profesores tenemos que guiarlas y convertir esa idea en algo factible”, señala Álvarez.

Así, comenzaron una investigación sobre especies capaces de soportar condiciones extremas hasta descubrir, averiguando en referencias bibliográficas, el potencial de Rhizobium, una bacteria que vive de forma natural en el suelo y establece una relación de beneficio mutuo con las plantas leguminosas. Cuando una semilla germina, sus raíces liberan sustancias que atraen a estas bacterias. Una vez que llegan a la raíz, forman una asociación en la que la planta les proporciona refugio y alimento, mientras que las bacterias capturan el nitrógeno presente en el aire y lo transforman en un nutriente que la planta puede absorber para crecer.Ello  reduce la necesidad de fertilizantes químicos.

Inicialmente, las estudiantes trabajaban directamente con raíces que contenían la bacteria, realizando pequeñas pruebas en laboratorio para observar su comportamiento. Después comenzaron los ensayos con distintas especies vegetales, en especial el cilantro, que se convirtió en el cultivo principal porque germinaba rápidamente, era ampliamente utilizado por los agricultores locales y permitía medir fácilmente variables como: número de hojas, longitud de las raíces y velocidad de crecimiento.

Con el apoyo de otra profesora del establecimiento, especializada en química, lograron hacer las primeras cápsulas manualmente. El resultado superó las expectativas. Las bacterias podían mantenerse vivas dentro de pequeñas esferas biodegradables, utilizando una fuente de azúcar como nutriente, hasta ser incorporadas al suelo.

Así nació el formato definitivo de “Fixaterra”, una línea de fertilizantes biodegradables diseñada para fortalecer el crecimiento de las plantas, aumentar su resistencia frente a condiciones climáticas extremas y contribuir a la regeneración del suelo, sin dejar residuos plásticos ni químicos.

El producto está compuesto por dos tipos de microcápsulas complementarias. Las primeras, de textura blanda, contienen sacarosa y la bacteria Rhizobium, un microorganismo presente de forma natural en las raíces de las leguminosas, capaz de fijar el nitrógeno del aire y transformarlo en nutrientes esenciales para las plantas. Las segundas aportan minerales como el fósforo y el potasio, fundamentales para el desarrollo vegetal. Ambas microcápsulas se elaboran sobre una matriz de alginato, un material biodegradable que permite una liberación lenta y controlada de sus componentes en el suelo.

Durante las pruebas realizadas por las estudiantes, las semillas tratadas con “Fixaterra” germinaron antes y desarrollaron cotiledones (las primeras hojas que se forman en el embrión de la planta) más grandes y vigorosos, lo que indica una mejor absorción de nutrientes. Además de sus beneficios ambientales, las creadoras del biofertilizante sistenible destacan que se trata de una solución de bajo costo y con potencial para escalar su producción y beneficiar a más agricultores. 

Estudiantes trabajan con tubos de ensayo en laboratorio escolar de biofertilizantes

Aprender investigando, equivocándose y mejorando

La transición entre el laboratorio y el campo fue uno de los momentos más delicados del proyecto, porque pasaron de un entorno controlado de laboratorio a condiciones reales de cultivo. “No podíamos entregar un producto a los agricultores sin tener evidencia. Ellos mismos nos decían: ustedes pueden equivocarse en el laboratorio; nosotros no podemos equivocarnos con nuestros cultivos”, recuerda la educadora.

Por eso, las pruebas en terreno se realizaron de forma gradual, primero con pequeños ensayos junto a cinco agricultores de la comunidad. Más allá de validar el funcionamiento del biofertilizante en condiciones reales, esta etapa permitió a las estudiantes comprender la importancia de escuchar a los usuarios, recopilar retroalimentación y mejorar continuamente la solución antes de pensar en una aplicación a mayor escala. Antes de la final nacional de Solve for Tomorrow, el equipo había realizado pruebas con alrededor de 50 plantas, además de experiencias piloto junto a cinco agricultores locales.

Todo el desarrollo de “Fixaterra” se extendió durante aproximadamente un año. Lejos de buscar una solución inmediata, las estudiantes fueron perfeccionando el proyecto de manera continua, realizando nuevas pruebas y ajustes aproximadamente cada tres meses, tal como propone la metodología de Aprendizaje Basado en Proyectos. Cada resultado abría nuevas preguntas y cada dificultad daba origen a una mejora.

Cuando los estudiantes aprenden a investigar, después son capaces de aprender cualquier cosa, señala la profesora.

“Empiezan a buscar artículos científicos, a leer papers, a cuestionar las fuentes y a tomar decisiones con evidencia”, añade. Aunque el proyecto tenía una sólida base científica, todavía faltaba un paso importante: transformarlo en una solución capaz de ser comprendida por cualquier persona. “La mentoría de Solve for Tomorrow ayudó muchísimo. Nosotros siempre lo veíamos como una investigación. Ellos nos ayudaron a convertirlo en un producto”, dijo Álvarez.

A partir de esas conversaciones surgieron nuevas preguntas: ¿cómo presentar la solución? ¿Cómo explicar su funcionamiento sin utilizar demasiados tecnicismos? ¿Cómo hacer que un agricultor la pruebe?

Las estudiantes comenzaron entonces a desarrollar una identidad visual completa para “Fixaterra”: diseñaron el nombre, la etiqueta, el empaque, el rotulado, los materiales promocionales e incluso pequeños sobres biodegradables con semillas de cilantro para entregar durante la presentación final. “Nos preocupamos por cada detalle para que pareciera un producto listo para salir al mercado. Todo lo hicimos nosotras”, recalca la maestra.

Una experiencia que transformó a las estudiantes

La educadora asegura que el mayor resultado del proyecto no fueron las cápsulas, sino la transformación de las propias alumnas. “Una de las estudiantes antes casi no hablaba. Un minuto antes de subir al escenario me dijo: ‘Profe, se me olvidó todo’. Yo le respondí: ‘No, tú lo sabes todo’. Después de la presentación, la vi dando entrevistas con una seguridad impresionante”, observa Álvarez. La otra alumna también descubrió nuevas formas de liderar equipos, dialogar con especialistas y defender públicamente una propuesta científica. Semanas después, ambas participaron en un congreso escolar de agronomía y obtuvieron el segundo lugar. “Después de Solve for Tomorrow, cualquier presentación les parecía fácil”, comenta.

Para la docente, esa experiencia fue aún más especial por tener un equipo 100% femenino, especialmente en un contexto donde solo el 35% de los estudiantes – a nivel mundial –  matriculados en carreras de estas áreas en la educación superior son mujeres, según datos de 2017 de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO).  “Ser mujer y profesora de ciencias es mirarlas y saber que no solo les enseño química o biología, les entrego llaves para abrir puertas que alguna vez nos dijeron que no eran para nosotras”, relata.

Cuando investigar forma parte del aprendizaje

El proyecto también fue posible gracias a una cultura escolar que promueve la investigación desde hace varios años. El establecimiento cuenta con un programa STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas, desde el acrónimo en inglés) consolidado, donde distintos docentes orientan simultáneamente proyectos desarrollados por equipos de estudiantes.

“Yo no soy la única profesora que hace proyectos. Somos un equipo de diez docentes que acompañamos investigaciones en distintas áreas. Este año, por ejemplo, estoy guiando doce proyectos al mismo tiempo”, informa Álvarez. En lugar de clases tradicionales, los estudiantes trabajan con autonomía, investigan, toman decisiones y aprenden a resolver problemas reales. “¿Cómo aterrizamos este proyecto?”

El reconocimiento de “Fixaterra” en Solve for Tomorrow despertó el interés de otros estudiantes, familias, medios de comunicación y agricultores de la región. “Ahora muchos estudiantes quieren entrar al programa de STEM porque vieron que hacer ciencia desde la escuela sí es posible”, explica la educadora.

Actualmente, las estudiantes continúan perfeccionando el prototipo y desarrollan nuevos ensayos con 200 plantas de cilantro, lo que permitirá comparar resultados en condiciones más cercanas a la realidad agrícola y analizar – con mayor precisión – las diferencias entre los experimentos realizados en laboratorio y aquellos desarrollados directamente en campo.

“Seguimos mejorando el proyecto. Ahora estamos haciendo un estudio mucho más grande para obtener evidencia todavía más sólida”, explica la docente.

Obtén más información sobre el proyecto en el video a continuación:

¡Enfócate en la práctica!

Lee la guía de la profesora sobre cómo transformar una bacteria en aliada de la agricultura sostenible

Empatía

Las estudiantes Amanda Garrido y Jessika Hurtado identificaron que las sequías, las heladas y la degradación del suelo afectaban de manera constante a los pequeños agricultores de la comuna de San Nicolás, en la región de Ñuble, donde una parte importante de la población dependía de la agricultura familiar. A partir de la observación de esa realidad y de las conversaciones con su profesora, comprendieron que el uso de fertilizantes convencionales contribuía a la contaminación del suelo y de los ecosistemas acuáticos. Con el objetivo de responder a una necesidad concreta de la comunidad, comenzaron a investigar alternativas que fortalecieran los cultivos sin generar impactos ambientales adicionales.

Definición

Tras analizar el problema, el equipo definió como objetivo desarrollar una solución que mejorara el crecimiento de las plantas y aumentara su resistencia frente al estrés climático mediante un biofertilizante sostenible. Aunque inicialmente consideraron crear plantas genéticamente más resistentes, la profesora Macarena Álvarez orientó el proyecto hacia una propuesta viable para un laboratorio escolar. La búsqueda de evidencia científica llevó a las estudiantes a identificar el potencial de la bacteria Rhizobium, capaz de fijar nitrógeno de forma natural y reducir la dependencia de fertilizantes químicos. A partir de ese hallazgo, delimitaron el alcance del proyecto y establecieron los primeros ensayos experimentales.

Ideación

Las estudiantes diseñaron distintas estrategias para incorporar la bacteria al cultivo y comenzaron realizando pruebas de laboratorio con raíces y diversas especies vegetales. Posteriormente seleccionaron el cilantro como cultivo experimental por su rápida germinación y por su relevancia para los agricultores locales. Durante los primeros ensayos, la aplicación líquida de la bacteria no  alcanzó los resultados esperados, llevándolas a replantear la propuesta. La solución surgió al observar una técnica de esferificación utilizada en el taller de Gastronomía del establecimiento. Con el apoyo de una docente de química, adaptaron ese procedimiento para encapsular las bacterias en microesferas biodegradables de alginato. De esa manera nació el diseño definitivo de “Fixaterra”, compuesto por microcápsulas que incorporan Rhizobium, sacarosa, fósforo y potasio para favorecer una liberación gradual de nutrientes en el suelo.

Prototipo

El equipo construyó el prototipo mediante un proceso continuo de experimentación y mejora que se extendió durante aproximadamente un año. Elaboró manualmente las primeras microcápsulas y evaluó su comportamiento en laboratorio, comprobando que las bacterias permanecían viables dentro del material biodegradable. Posteriormente, se realizaron ensayos con cerca de 50 plantas para medir variables como la germinación, el desarrollo de hojas y raíces y la absorción de nutrientes. Paralelamente, las estudiantes desarrollaron la identidad visual del proyecto, diseñando el nombre, el empaque, las etiquetas y los materiales de presentación, con el propósito de convertir la investigación científica en una solución comprensible y cercana para los agricultores.

Testeo

La validación del proyecto se realizó de manera progresiva mediante pruebas en condiciones reales junto a cinco agricultores de la comunidad. Esta etapa permitió comparar el desempeño del biofertilizante fuera del laboratorio, recopilar observaciones de los usuarios y realizar ajustes antes de plantear una aplicación a mayor escala. Los ensayos mostraron que las semillas tratadas con “Fixaterra” germinaban antes y desarrollaban cotiledones de mayor tamaño, siendo indicadores de una mejor absorción de nutrientes. La retroalimentación obtenida durante el proceso permitió perfeccionar la propuesta y fortalecer la evidencia científica que respaldaba su funcionamiento. El proyecto obtuvo el primer lugar en Solve for Tomorrow Chile 2025 y motivó a las estudiantes a continuar ampliando la investigación mediante nuevos ensayos con 200 plantas, mientras consolidaban competencias en investigación, comunicación científica y trabajo colaborativo.

#Calendario

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