Nuevos productos de plasticultura incorporando probióticos ambientales para su uso como bioestimulantes

El uso indiscriminado de productos químicos fertilizantes da como resultado la liberación de contaminantes en el suelo, agua y aire que afectan directamente a la salud humana. La principal fuente de contaminación proviene de los fertilizantes nitrogenados y fosfatados, que afectan a las propiedades del suelo, contaminan el agua debido a procesos de escorrentía o, en algún momento, escapan a la atmósfera y afectan a la calidad del aire.

Numerosos estudios han revelado que una mayor producción de cultivos con un uso indiscriminado de fertilizantes convencionales se ha convertido en una fuente importante de contaminación del medio. Los fertilizantes químicos contienen ciertos metales pesados como Cr, Cd, Ni, Hg, por lo que una alta acumulación de estos metales en el suelo a menudo se asocia con una tasa de aplicación excesiva de fertilizantes.

Estos contaminantes tienen un efecto perjudicial directo sobre las propiedades del suelo, el metabolismo de los cultivos se ve afectado por la acumulación de metales pesados, afectando negativamente al proceso bioquímico y, en ocasiones, provoca la muerte de la planta. Actualmente, la Política Agraria Común (PAC) de la Unión Europea fomenta una agricultura ecológica y sostenible mediante la reducción de insumos químicos convencionales.

Ante esta problemática, surge el proyecto BIOENCAPSULACIÓ, cuyo objetivo principal es abordar el problema del consumo excesivo de fertilizantes químicos y productos nocivos para el aumento de la producción agrícola, incorporando microorganismos bioestimulantes a dos nuevos productos de plasticultura biodegradables.

En el caso de los hidrogeles, se han obtenido cápsulas 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. Los hidrogeles obtenidos presentan una capacidad de absorción con tendencia ascendente a medida que las cápsulas se rehidratan, presentando una capacidad de absorción de agua con un mínimo de 30 ciclos, tal y como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Hidrogel. Capacidad de absorción de agua.

De forma paralela, se ha evaluado la supervivencia y liberación sostenida de los microorganismos incorporados en los hidrogeles realizando un estudio de su liberación y viabilidad a lo largo de 30 días. En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos.

Tabla 1. Resultados de liberación sostenida de microorganismos en hidrogeles (UFC/ml).

Al mismo tiempo, se ha realizado una experimental incorporando los hidrogeles a un sustrato suelo determinándose los efectos ecotoxicológicos y el efecto en el rendimiento en diferentes plantas superiores, en base a lo establecido en la guía OECD 208. Los ensayos han mostrado un aumento de la capacidad de germinación y del rendimiento de la biomasa de las muestras ensayadas con respecto a un medio blanco, confirmando la ausencia de efectos ecotoxicológicos adversos del hidrogel funcionalizado.

Figura 2. Hidrogel con propiedades bioestimulantes. Rendimiento de la biomasa en guisantes.

De la misma manera que en el caso de los hidrogeles, se han determinado los efectos ecotoxicológicos y el efecto en el rendimiento en diferentes plantas superiores en base a lo establecido en la guía OECD 208. Al igual que en el desarrollo previo, los ensayos han mostrado un aumento de la capacidad de germinación y del rendimiento de la biomasa de las muestras ensayadas con respecto a un medio blanco, confirmando la ausencia de efectos ecotoxicológicos adversos del film acolchado funcionalizado, aunque no ha sido posible visualizar la presencia de los microorganismos incorporados en los films.

Figura 3. Film acolchado con propiedades bioestimulantes. Rendimiento de la biomasa en guisantes.

De forma paralela a estos estudios de laboratorio, se ha realizado un ensayo directo en condiciones semicontroladas de campo para evaluar la efectividad de estos desarrollos en un cultivo de tomate. Con los resultados obtenidos, se verifica que los productos desarrollados mejoran el rendimiento del cultivo (germinación, biomasa y fruto).

Las imágenes de las figuras 4 y 5 muestran la experimental llevada a cabo.

Figura 4. Experimental con demostradores en condiciones semicontroladas de campo al inicio del ensayo (izq.) y con el ensayo en curso (dcha.). Film convencional (Demostrador 1) Film funcionalizado (Demostrador 2), Film e hidrogeles funcionalizados (Demostrador 3).