Nanoesferas que reducen 65% de fertilizante nitrogenado

Aleana Ledezma Delgadillo, estudiante de doctorado en el Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada del Instituto Politécnico Nacional (CICATA-IPN), desarrolló nanoesferas fabricadas con un biopolímero que permite reducir 65 por ciento la cantidad de fertilizante nitrogenado que convencionalmente se utiliza para nutrir una planta, sin afectar su crecimiento y desarrollo.

La investigadora está convencida que su innovación beneficiará el sector agrícola y el medio ambiente. «En el área agrícola ayuda a los productores en la cantidad que utilizan de fertilizante, disminuyendo el gasto que hacen para comprarlo y, en consecuencia, se reducen los costos de los alimentos, porque en cualquier hortaliza se pueden utilizar estas nanoesferas. Y en el área ambiental disminuimos el daño que se le está ocasionando al suelo (por el uso de fertilizantes)».

La becaria del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) actualmente realiza una estancia en el Instituto Tecnológico de Tepic (ITT) y es asesorada por los doctores Eduardo San Martín Martínez, del CICATA-IPN, Mónica R. Jaime Fonseca, también del CICATA-IPN, Rogelio Carrillo González, del Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas (Colpos-Texcoco), y Alejandra Chacón López, del ITT.

Nanoesferas de nitrato de amonio

El fertilizante nitrato de amonio (NH₄NO₃) está encapsulado en el biopolímero quitosano, el cual se deriva de un polímero proveniente de la cáscara de los crustáceos, denominado quitina. Las nanoesferas que resultan tienen un tamaño que oscila entre los 100 y 375 nanómetros (nm).

Ledezma Delgadillo encontró que al ser de un tamaño nanoestructurado, las cápsulas nutren mejor la planta. «Ya que los poros de las raíces son pequeños y es una de las razones por las que los fertilizantes no entran adecuadamente, un tamaño nanoestructurado podría facilitar la nutrición de la planta, así vamos a disminuir el uso de fertilizantes; por su parte, el quitosano no daña el suelo, de hecho las mismas bacterias que están en el suelo pueden tomar esta sustancia como alimento».

Incluso la raíz de la planta del cultivo experimental, nutrida con las nanoesferas, tuvo mayor longitud en comparación con la planta del cultivo control. En este caso, el experimento se realizó con lechugas en un cultivo hidropónico, un método donde el uso del suelo se sustituye con un sistema de tubos de policloruro de vinilo (PVC) por donde recircula el agua, o algún sustrato como es fibra de coco, agrolita, vermiculita, turba, etcétera, con el fin de controlar la cantidad de nutrientes minerales.

«Esto en los cultivos ayuda porque avanza más la raíz y podría tomar más nutrientes del subsuelo, que no estén fácilmente disponibles; mientras más profunda la raíz hay más nutrientes. Al haber una raíz más larga, toma más nutrientes y se requiere utilizar menos cantidad de fertilizante», agregó.

Fabricación de nanoesferas

El proceso para obtener las nanoesferas inicia en un vaso de precipitado, donde el quitosano se disuelve en ácido metacrílico (C₄H₆O₂) durante doce horas; posteriormente a una temperatura de 65 centígrados, con agitación magnética, se añade como iniciador de polimerización el persulfato de potasio (K₂S₂O₈). Dichos materiales se unen por fuerzas electrostáticas y se obtienen las nanocápsulas, solo que para evitar su aglomeración se colapsan con un baño frío, además de centrifugarlas para retirar cualquier tipo de remanente. Por último, se adiciona el fertilizante nitrogenado.

«Además de reducir en 65 por ciento el uso del fertilizante, estamos en proceso de comprobar que el quitosano, por sí solo, induce un mayor crecimiento en el fruto», aseveró.

Beneficios para el medio ambiente

La investigadora espera que en algunos años su propuesta se cristalice en los campos agrícolas y así disminuya el uso de fertilizante en las cosechas. Sobre esto, dio a conocer que en localidades agrícolas se ha comprobado que el uso excesivo de estos químicos genera un gran riesgo para la salud.

Tal es el caso del estudio que se realizó en Estación Bamoa, municipio de Guasave, Sinaloa, denominado Impacto de la fertilización nitrogenada en agua para consumo humano, donde los resultados demostraron concentraciones de nitratos (N-NO₃) muy por encima de las recomendadas por la Norma Oficial Mexicana (NOM), la cual es de 10 miligramos por litro y en esta comunidad se encontraron hasta 22.7 miligramos por litro.

Que los fertilizantes nitrogenados se filtren a los mantos freáticos y acuíferos es tan grave que el consumo prolongado de estas aguas puede provocar cáncer, además de abortos espontáneos y una enfermedad llamada metahemoglobinemia, que inhibe el transporte de oxígeno en la sangre, refiere el mencionado documento. Ledezma Delgadillo adelantó que aplicará el método de encapsulación en otro tipo de fertilizantes como los fosfatados o potásicos.