Cárdenas-Flores A.; Valenzuela-Soto H.; Gallou A.; Vera-Reyes I.
La
agricultura es una actividad económica primaria cuya práctica se ha
intensificado de tal manera que requiere el uso y aplicación de insumos de
distinta naturaleza para optimizar los rendimientos. Existen insumos sintéticos
a los que convencionalmente se les conoce como agroquímicos, mientras que
aquellos de naturaleza orgánica o biológica se les reconocen coloquialmente
como bio-orgánicos, o simplemente orgánicos. Las formulaciones convencionales
de insumos agroquímicos y bio-orgánicos son propensos a procesos no deseados,
por ejemplo, pueden ser usados de manera
poco racional contaminando el medio ambiente o afectando la salud humana,
pueden sufrir mermas en su proceso de producción y distribución comercial,
pueden sufrir pérdidas de efectividad o eficiencia al aplicarse en campo por
estar expuestos al efecto de la luz, la temperatura, exceso o falta de humedad,
o por ser secuestrados por el entorno.
Por
lo tanto, existe la necesidad de generar formulaciones de liberación controlada
de dichos insumos agrícolas para reducir la contaminación y los riesgos para la
salud, así como para protegerlos de fenómenos no deseados. Una de las estrategias
para lograr lo anterior es el encapsulamiento. Para crear las cápsulas, los
polímeros naturales han recibido atención para esta aplicación por su excelente
biodegradabilidad, biocompatibilidad, bioactividad y carácter hidrofílico. Los
polímeros naturales son macromoléculas compuestas por unidades de monosacáridos
se encuentran ampliamente en la
naturaleza, incluso en algas (alginato), plantas (celulosa, pectina,
ciclodextrina y almidón), microorganismos (dextrano) y animales (quitosano). Las ventajas de estas sustancias incluyen su
bajo costo y disponibilidad inmediata,
que facilita la producción a gran escala de productos derivados de ellos. Adicionalmente, estos pueden mejorar la
capacidad de retención de agua, la porosidad del suelo, la viabilidad de las
plantas, aumentan la permeabilidad y aireación del suelo, las tasas de
infiltración, la actividad microbiana, a su vez, el rendimiento de la planta.
Las
tecnologías de encapsulamiento de agroquímicos (fertilizantes, pesticidas,
microorganismos) están orientadas a que dichos compuestos estén protegidos para
evitar que se pierdan, o bien, de forma añadida, puedan liberar los nutrientes
específicos en una etapa determinada de crecimiento del cultivo cuando más los
necesita. Lo anterior consiste básicamente en generar partículas de
fertilizantes o activos biologicos recubiertas o incrustadas en una sustancia
que sirve al mismo tiempo como cápsula de protección y vehículo. Las
formulaciones de liberación lenta minimizan el impacto ambiental al reducir la
lixiviación (el agua los lava del suelo), volatilización y degradación de
agroquímicos. Dependiendo de los materiales y métodos utilizados, es posible
obtener nano y microesferas, o nano y microcápsulas, que difieren tanto
estructuralmente y en términos de su composición. Los encapsulados que liberan su
contenido en respuesta al cambio de varios parámetros (temperatura, humedad,
cambio en la acidez), se conocen como "inteligentes".
Adicionalmente,
esta tecnología ha sido contemplada recientemente para el encapsulamiento de
microorganismos benéficos, debido a que presentan baja viabilidad durante el
almacenamiento, poca eficiencia en suelos con diferencias de pH, presencia de
otros microorganismos que compiten en el suelo, entre otros. Los beneficios de
encapsular estos organismos es brindar protección durante el almacenamiento e
incrementar su vida de anaquel (hasta 20 meses) manteniendo una población
bacteriana aceptable para emplearse en campo, asi como la protección de las
rizobacterias hacia otros microorganismos nativos del suelo y además protegerlas
de las condiciones desfavorables del suelo. Además, esta tecnología con el uso
de macromolécula de alginato, ha sido demostrado muy prometedora para su aplicación
en campo con los hongos benéficos que son los hongos micorrícicos arbusculares
y Trichoderma spp. En el caso específico
de los hongos micorrícicos arbusculares, se ha reportado que el uso de esta
tecnología permitió, con el uso de temperatura ultrabaja, de crioconservación estos
hongos a largo plazo garantizando su viabilidad y estabilidad genética.
Sin embargo, es necesario tomar en cuenta que los polímeros biodegradables naturales, no se pueden utilizar en forma pura natural como material de recubrimiento eficaz debido a sus bajas propiedades mecánicas, que no les permitan retener los compuestos por más tiempo. Para superar estos problemas, se tienen que hacer modificaciones químicas y físicas necesarias de tales biopolímeros para mejorar su reactividad y biocompatibilidad con otras clases polímeros de ya sean naturales o sintéticos. Como ejemplo, El CIQA en equipo junto con el Instituto de Ecología (INECOL) tienen una trayectoria de más de 8 años de trabajo conjunto en la generación y aplicación de fertilizantes encapsulados para mejorar la eficiencia de uso de fertilizantes. Utilizando además sustancias de origen natural como agente encapsulante: almidón de papa o maíz, cera de candelilla, quitosán, e incluso residuos de bagazo de café. Actualmente se cuenta con la capacidad de producir a escala piloto fertilizantes encapsulados tales como: fosfato monoamónico (fuente de fósforo y nitrógeno), fosfato monopotásico (fuente de fósforo y potasio), urea (fuente de nitrógeno), entre otros. A través de diversos experimentos se ha comprobado que dichos fertilizantes son capaces de nutrir a diferentes especies agrícolas (entre hortalizas y gramíneas) y se continúan las investigaciones para determinar qué tan eficientes pueden llegar a ser y qué tanto el encapsulamiento puede prolongar su vida útil en el suelo.
Fotografías de cultivo experimental de calabacita a campo abierto, en diferentes fases de desarrollo, fertilizado con encapsulados de fosfato monoamónico y urea. A) Fase vegetativa (20 días después de siembra, dds); B) Inicios de la floración (30 dds); C) Fase productiva (50 dds); Y D) Frutos cosechados. Autor: Cárdenas-Flores A.
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