Lignocellulosic crop residue composting by cellulolytic nitrogen-fixing bacteria: A novel tool for environmental sustainability

Resumo

A compostagem de resíduos lignocelulósicos das culturas (CRLC) é uma abordagem econômica e sustentável para enfrentar a poluição ambiental associada à queima de biomassa a céu aberto e à aplicação de fertilizantes químicos na agricultura. O bioproduto de valor agregado do processo de compostagem contribui para a melhoria das propriedades do solo e do crescimento das plantas de uma forma ecologicamente correta. No entanto, o processo convencional empregado para compostagem de CRLCs é lento e se torna um impedimento para agricultores que plantam duas ou três safras por ano. Essa preocupação levou ao desenvolvimento de diferentes técnicas para a compostagem rápida de CRLCs. O uso de microrganismos celulolíticos fixadores de nitrogênio para compostagem surgiu como um método promissor para aumentar a compostagem de CRLC e a qualidade do composto. Portanto, esta revisão aborda os recentes avanços sobre o uso potencial de bactérias celulolíticas fixadoras de nitrogênio (BCFN) para compostagem de CRLC e discute várias aplicações do composto rico em nutrientes para a agricultura sustentável, a fim de aumentar o rendimento das colheitas de uma forma natural. Este conhecimento sobre bactérias com atividades de degradação de celulose e fixação de nitrogênio é significativo para a compostagem rápida, fertilidade do solo, crescimento das plantas e gestão sustentável dos resíduos agrícolas lignocelulósicos, e fornece um meio para o desenvolvimento de novas tecnologias para a sustentabilidade.

Abstract

Lignocellulosic crop residue (LCCR) composting is a cost-effective and sustainable approach for addressing environmental pollution associated with open biomass burning and application of chemical fertilizers in agriculture. The value-added bio-product of the composting process contributes to the improvement of the soil properties and plant growth in an environment-friendly way. However, the conventional process employed for composting LCCRs is slow and becomes an impediment for farmers who plant two or three crops a year. This concern has led to the development of different techniques for rapid composting of LCCRs. The use of cellulolytic nitrogen-fixing microorganisms for composting has emerged as a promising method for enhancing LCCR composting and quality of the compost. Therefore, this review addresses the recent progress on the potential use of cellulolytic nitrogen-fixing bacteria (CNFB) for LCCR composting and discusses various applications of nutrient-rich compost for sustainable agriculture to increase crop yields in a nature-friendly way. This knowledge of bacteria with both cellulose-degrading and nitrogen-fixing activities is significant with respect to rapid composting, soil fertility, plant growth and sustainable management of the lignocellulosic agricultural waste and it provides a means for the development of new technology for sustainability.