Plasticultura: nuevos productos-Plasticultura-Tecnología Hortícola

Por Alberto González Chuliá, Elena Domínguez Solera y Raúl Araque Palacios, investigadores de Agricultura y Medio acuático en AIMPLAS

06.06.2023 – I+D+i
La falta de agua en zonas áridas o por estaciones secas con pocas lluvias, acompañada de la acción del ser humano, mediante la degradación de los ecosistemas y biodiversidad, un aumento del calentamiento global y el continuo uso de sustancias químicas para el tratamiento de plagas, entre otros factores, acusan el problema de la desertificación, convirtiendo al agua en uno de los recursos mas limitantes de los cultivos a lo largo de los últimos años. Del mismo modo, los suelos siguen sufriendo un creciente déficit de nutrientes, siendo unos de los mayores obstáculos para la mejora en la producción de alimentos y de la función del suelo en paisajes degradados.

Dado que el 95% de los alimentos destinados al consumo humano dependen del suelo para su cultivo, la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura) ha advertido a la comunidad científica en numerosas ocasiones de que, si la agricultura sigue manteniendo su enfoque comercial tradicional, el empobrecimiento del suelo acabará poniendo fin a las prácticas agrícolas, tal y como las conocemos.

Queda patente que la desertificación y sus consecuencias es un problema cada vez más agudizado y especialmente sensible en el territorio español, dado que más de dos terceras partes del territorio se encuentran en alto riesgo.

A raíz de esta problemática, surge el proyecto SOILCARE, cuyo objetivo principal es contribuir de forma sostenible a mejorar la calidad del suelo de cultivo mediante el desarrollo de tres nuevos productos de plasticultura.

Hidrogeles que retengan la humedad del suelo a partir de polímeros de origen natural y biodegradable.
Films acolchados biodegradables funcionalizados mediante la incorporación de bioestimulantes orgánicos procedentes de residuos vegetales que, tras su vida útil, aporten al suelo sustancias que promueven el crecimiento y desarrollo de las plantas, además de la biomasa, CO2 y agua generados durante el proceso de descomposición.
Films para cubiertas de invernadero que incorporan aditivos térmicos y fotoconversores, los cuales son capaces de bloquear y convertir diferentes longitudes de onda con el fin de aumentar los rendimientos de los cultivos, generando una mayor temperatura en el interior o aumentando la radiación fotosintéticamente activa (PAR).

El proyecto está financiado por el Instituto Valenciano de la Competitividad Empresarial (IVACE) y cuenta con la colaboración de empresas como IDAI Nature, Comercial Projar, PICDA, Benihort, la Cooperativa de Llíria y Bioterreta.

En el caso de los hidrogeles, se han obtenido microcápsulas hidrofílicas con capacidad de retención de agua mediante la combinación de polielectrolitos de carga opuesta. La metodología de obtención ha sido optimizada para, posteriormente, realizar un escalado con el objetivo de automatizar y aumentar la producción. Se han obtenido hidrogeles con una capacidad de retención de agua superior a 3 veces su propio peso durante todos los ciclos, observándose mayor capacidad de absorción (hasta 10 veces su peso) a medida que las cápsulas se rehidratan, presentando una buena absorción de agua con un mínimo de 30 ciclos, tal y como se muestra en la siguiente figura:

Figura 1: Hidrogel. Capacidad de absorción de agua

Adicionalmente, se está evaluando su biodegradabilidad en suelo siguiendo los requisitos de la norma EN-17033 que especifica los métodos de prueba y los criterios de evaluación relacionados con la biodegradación, la ecotoxicidad, las propiedades y los componentes de los materiales plásticos. Con relación a la ecotoxicidad, los primeros resultados han mostrado una tasa de germinación y biomasa vegetal superior al 90% objetivo.

Por lo que respecta al desarrollo del film acolchado biodegradable, este tipo de productos ofrece un entorno ideal para el aporte de bioestimulantes a través de la acción de mineralización de los microorganismos del suelo una vez alcanzado el final de vida del producto. Su funcionalización supone un valor añadido, dando lugar a precios más competitivos que repercutirán directamente en una mayor inclusión del producto en el mercado. Durante su desarrollo, se han obtenido diferentes formulaciones con presencia de bioestimulantes a nivel laboratorio y planta piloto empleando las tecnologías de compounding y extrusión.

Para llevar a cabo su validación, se han determinado los efectos ecotoxicológicos y el efecto en el rendimiento en plantas de los cultivos de lechuga y cebada en base a lo establecido en la norma OECD 208. Los ensayos han mostrado un aumento de la capacidad de germinación y del crecimiento de la biomasa de las muestras ensayadas con respecto a los resultados obtenidos en un medio blanco. Adicionalmente, se está caracterizando el medio para comprobar que no existen diferencias significativas entre el blanco y las muestras de ensayo en los principales parámetros de calidad del medio, corroborando la ausencia de efectos ecotoxicológicos adversos del film acolchado funcionalizado.

Figura 2: Film con propiedades bioestimulantes. Tasa de germinación en cebada.

Por último, se han obtenido cubiertas de invernadero que permitan un aumento del rendimiento de los cultivos mediante la combinación de diferentes polímeros y cargas inorgánicas obteniendo films térmicos con rendimientos de termicidad cercanos al 80%, manteniendo una transmisión de la luz visible del 90% y las propiedades físico-mecánicas requeridas.

Figura 3: Rendimiento Termicidad.

Figura 4: Porcentaje de transmisión de UVvis.

A su vez, se han ha desarrollado varios films luminiscentes, con el objetivo de conseguir un aumento de la radiación fotosintéticamente activa, centrándose en los espectros de absorción de tres pigmentos importantes en la fotosíntesis: clorofila a, clorofila b y β-caroteno.