El material libera fertilizante para las plantas de forma controlada y se degrada a los 90 días.
19 de septiembre de 2024
Película a base de algas y nanocelulosa creada en la UFSCar es segura para el medio ambiente, reduce la pérdida de nutrientes y puede sustituir el uso de microplásticos en la agricultura
Karina Ninni | Agência FAPESP – Investigadores de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), Brasil, desarrollaron, en colaboración con un productor de anturios de Holambra, en el interior de São Paulo, una película a base de algas y nanocelulosa que reemplaza, con ventajas, el material importado utilizado por al agricultor como recipiente para reproducir la planta. Esto se debe a que la película creada por los brasileños es capaz de liberar lentamente fertilizante en el sustrato. Con adaptaciones, puede utilizarse en la reproducción de diversos cultivos, además del anturio ornamental.
“En el caso del anturio, nuestro socio utiliza un recipiente fabricado por una empresa extranjera para reproducir el tejido vegetal en el laboratorio. Esta empresa produce papel y una máquina. Otros empresarios compran el papel y la máquina y suministran estos maceteros que, según él, son muy caros”, explica a Agência FAPESP Claudinei Fonseca Souza , del Grupo de Investigación en Ingeniería del Agua, del Suelo y del Medio Ambiente de la UFSCar, en el campus de Araras. .
En busca de una diferencia con el producto importado, el equipo de la UFSCar tuvo la idea de utilizar carragenina (sustancia extraída de las algas rojas) y alginato (obtenido de las algas pardas) como medio para almacenar un fertilizante, MAP (fosfato ). monoamonio, compuesto químico de fórmula NH₄H₂PO₄), muy utilizado en varias culturas.
“El desafío al utilizar polímeros como el carragenano y el alginato es obtener materiales resistentes, ya que tienden a disolverse rápidamente en contacto con el agua. Por eso, agregamos nanofibras de celulosa al material, en diferentes concentraciones, con la esperanza de mejorar sus propiedades mecánicas, físicas, químicas y térmicas”, dice el investigador.
Así, el equipo obtuvo una película con la que moldearon pequeñas macetas (4 centímetros de alto y 3,5 cm de diámetro) que pueden sustituir a las utilizadas tradicionalmente en la reproducción de plantas.
“Esta película debe mantener la estructura de la planta, pero no puede ofrecer resistencia al sistema radicular. Es decir, tiene que ser resistente, pero no demasiado. Por lo tanto, realizamos la prueba agregando del 1% al 5% de nanocelulosa al material. Obtuvimos el mejor resultado con un 4%. Nuestra intención ahora es patentar el material y probarlo con otros cultivos”, dice Souza.
Destaca que la raíz tiene una doble importancia para la planta: primero, como soporte, y segundo, para la absorción de agua y nutrientes. “A la hora de diseñar el material no podemos olvidarnos de ninguno de ellos. De esta película con un 4% de nanocelulosa pasamos a las pruebas de campo, que aún no han sido publicadas. Utilizamos una técnica que puede dar una idea del material liberado por la conductividad eléctrica del suelo. También hicimos una prueba de degradación. Cada 30 días íbamos a Holambra, recogíamos las plantas y realizábamos una evaluación. Y observamos que el material desaparece a los 90 días”.
Según Souza, la liberación de nutrientes ocurre debido a una diferencia de potencial entre el material enriquecido con fertilizante y el sustrato vegetal, que no contiene la sustancia.
“Estamos probando en condiciones reales, en el campo, como un agricultor. Por eso, con el apoyo de la agronomía. Existen técnicas mediante las cuales es posible monitorear la liberación de material casi en tiempo real”.
El trabajo, publicado en la revista Cellulose , contó con el apoyo de la FAPESP a través de una Beca Regular de Investigación concedida a la profesora Roselena Faez , segunda autora del artículo.
Ventajas
En el laboratorio, los científicos fabricaron placas de 10×20 centímetros del material en una impresora 3D utilizando filamentos ABS (resina termoplástica derivada del petróleo, obtenida de la combinación de tres monómeros: acrilonitrilo, butadieno y estireno). Luego, enrollaron la película sobre una plantilla redonda de acero y la pegaron para formar las macetas.
“En estas placas logramos hacer unas ranuras que facilitan la salida de las raíces. Y la propia raíz, después de crecer, actúa como una especie de refuerzo del material”, dice Souza.
Para él, es perfectamente posible producir la película a gran escala, ya que Brasil tiene fácil acceso a las algas y es el mayor productor de celulosa del mundo. “Pero, para alcanzar escala, necesitamos desarrollar esta parte final, analizar los resultados del trabajo de campo y patentar el material. Buscamos materias primas que existan en abundancia y que tengan buen precio, porque de nada sirve desarrollar una película excelente y muy cara que no llegue al agricultor”.
Souza destaca que la película a base de algas y nanocelulosa tiene varias ventajas: ahorra fertilizantes, ya que hay menos pérdida por lixiviación (las algas retienen los compuestos, que no son arrastrados por la lluvia o el riego) y pueden evitar el uso de plástico. ya que la película también se presta a reemplazar las esferas de microplástico utilizadas por la agricultura a gran escala para liberar fertilizantes. “Se utiliza la misma técnica de insertar fertilizante en esferas de plástico, pero nuestro material es biodegradable. Después de 90 días prácticamente desaparece”.
Se puede acceder al artículo Mejora de compuestos de algas marinas con nanofibrillas de celulosa para la gestión sostenible de nutrientes en: https://link.springer.com/article/10.1007/s10570-024-05947-0#Ack1 .
