Micrografía TEM de las nanocápsulas minerales. Se distinguen las cavidades internas destinadas a la incorporación del nutriente, mientras que la propia estructura de la cápsula está constituida por elementos
Nanotecnología aplicada al agro BBuscan hacer más eficiente el uso de fertilizantes
El proyecto de científicos del CONICET y la Universidad Nacional del Litoral, que ya cuenta con varios convenios I+D con empresas del sector agrícola, avanza hacia la producción a gran escala con ensayos prometedores en cultivos de trigo y maíz.
Los investigadores del CONICET Gonzalo Berhongaray, del Instituto de Ciencias Agropecuarias del Litoral (ICIAGRO, CONICET-UNL), y Gustavo Mendow, del Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica (INCAPE, CONICET-UNL), trabajan conjuntamente en un proyecto que busca hacer más eficiente el uso de fertilizantes en el agro a través del desarrollo de nanocápsulas que puedan contener las nutrientes que necesitan los cultivos y liberarlas de manera gradual.
Se trata de científicos que se desempeñaban en distintos ámbitos, con diferentes experticias: Berhongaray, se especializa en manejo de suelos, fertilidad y procesos biogeoquímicos asociados a la producción agrícola, mientras que Mendow tiene una amplia trayectoria en el campo de la nanotecnología y el desarrollo de sistemas de encapsulado y liberación controlada de compuestos.
Gustavo Mendow junto a Lourdes Vergara y Bárbara Sánchez quienes integran el Grupo de desarrollos e innovación de procesos químicos aplicados del INCAPE.
Hace algunos años comenzaron a trabajar juntos bajo la hipótesis de que “fertilizar mejor, no necesariamente es fertilizar más”.
Los investigadores notaban que una parte importante de los fertilizantes aplicados no era aprovechada por los cultivos, que existían pérdidas en el suelo y que los costos de fertilización eran crecientes.
El punto de partida fue una pregunta técnica, pero también estratégica para la agricultura argentina: ¿cómo aumentar la eficiencia del uso de nutrientes y reducir pérdidas al ambiente?
La idea inicial fue desarrollar sistemas nanoestructurados capaces de proteger nutrientes, modular su liberación y mejorar su interacción con la planta y el suelo.
“Una de las plataformas más innovadoras dentro de este campo es el uso de nanocápsulas minerales fertilizantes cargadas con urea.
A diferencia de otros sistemas de encapsulación donde la matriz actúa únicamente como vehículo de transporte, en este caso la propia nanocápsula constituye una fuente nutricional para la planta.
La estructura mineral aporta nutrientes de manera gradual, mientras que la urea incorporada en su interior proporciona nitrógeno de forma controlada.
Como resultado, se obtiene un sistema multifuncional capaz de suministrar simultáneamente tres nutrientes esenciales para el crecimiento vegetal a partir de una única formulación”, explica Mendow.
“La elevada superficie específica y las propiedades fisicoquímicas de estas nanocápsulas permiten adsorber y retener nutrientes de manera eficiente, reduciendo la velocidad de liberación en comparación con los fertilizantes tradicionales.
Esto favorece una mayor permanencia de los nutrientes en la zona radicular y disminuye significativamente las pérdidas por volatilización de amoníaco, lixiviación de nitratos y fijación en el suelo.
La liberación gradual del nitrógeno permite además una mejor sincronización entre la disponibilidad del nutriente y la demanda del cultivo, aumentando la eficiencia de uso del nitrógeno y mejorando el retorno económico de la fertilización”, aclara el investigador.
Gonzalo Berongaray (ICIAGRO-CONICET/UNL)
Los primeros desarrollos y los ensayos a campo
El proyecto comenzó con el diseño de formulaciones, síntesis de materiales, validaciones físico-químicas y ensayos en condiciones reales de producción.
Desde el inicio hubo una decisión deliberada de evitar que el proyecto quedara encerrado en el laboratorio, por eso, gran parte del trabajo se enfocó en validar tecnologías directamente en campo, trabajando sobre maíz, trigo, soja, cultivos intensivos, y distintas estrategias de fertilización.
Los ensayos buscaban responder una serie de preguntas concretas: ¿se puede reducir dosis manteniendo rendimiento?, ¿se mejora la absorción de nutrientes?, ¿se modifica la dinámica del fertilizante en el suelo?, ¿qué impacto tiene sobre calidad de cultivo?, ¿cuál es el efecto económico para el productor?
A medida que aparecieron los primeros resultados, el proyecto comenzó a consolidarse.
Uno de los hitos importantes del proceso fue el desarrollo de tecnologías propias y la presentación de la patente “Composición fertilizante y su proceso de obtención”, vinculada a formulaciones nanoestructuradas para uso agrícola.
Ese proceso implicó integrar capacidades muy distintas: nanotecnología, química de materiales, fisiología vegetal, fertilidad de suelos, microbiología y validación agronómica a escala real.
Pronto, el proyecto dejó de ser solamente una línea experimental para convertirse en una plataforma tecnológica con potencial de transferencia.
Los estudios y ensayos se desarrollaron en Santa Fe, articulando al CONICET con universidades, empresas y productores.
El trabajo involucró investigadores, becarios, estudiantes, técnicos y empresas, que aportaron desde distintas disciplinas.
La lógica siempre fue interdisciplinaria.
En lugar de pensar la nanotecnología como un desarrollo aislado, se trabajó sobre problemas concretos del sistema productivo tales como eficiencia de fertilización, sustentabilidad, reducción de pérdidas, impacto ambiental y escalabilidad.
Lourdes Vergara (INCAPE-CONICET/UNL) manupilando el equipo de reacción para síntesis de nanopartículas.
Financiamiento y crecimiento
Con el avance del proyecto comenzaron a llegar distintas instancias de financiamiento y reconocimiento.
El grupo obtuvo apoyo a través de convocatorias nacionales y articulaciones público-privadas orientadas a innovación tecnológica, escalamiento y validación.
Entre ellas: proyectos de investigación y desarrollo, convocatorias orientadas a transferencia, iniciativas vinculadas a bioinsumos y nanotecnología y programas de articulación entre ciencia y sector productivo.
En este marco, se celebraron tres convenios I+D con la empresa agrícola entrerriana Berardo Agropecuaria, como otros con empresas del sector.
En paralelo, el equipo fue ampliando la agenda de trabajo: nano y microencapsulados, fertilizantes de liberación controlada, biofertilizantes, encapsulado de microorganismos, bioinsecticidas y tecnologías asociadas a eficiencia de uso de nutrientes.
Lourdes Vergara (INCAPE-CONICET/UNL) manupilando el equipo de reacción para síntesis de nanopartículas.
“El proyecto nunca se pensó solamente como ‘hacer nanopartículas’, la pregunta de fondo siempre fue cómo desarrollar tecnologías que permitan producir más eficientemente y con menor impacto ambiental.
Eso implicó discutir permanentemente cuestiones como la escalabilidad industrial, costos reales, adopción por productores, compatibilidad con maquinaria, estabilidad de formulaciones, regulación y validación agronómica robusta”, señala Mendow.
Esa combinación entre ciencia básica, ingeniería y validación en sistemas reales es una de las características más distintivas del proyecto.
Actualmente se continúa trabajando en la optimización del proceso productivo de nanopartículas y realizando ensayos en trigo y maíz para continuar validando el producto a gran escala.
El equipo de trabajo está conversando con empresas de Argentina dedicadas a la producción de fertilizantes para que apoyen y financien la salida al mercado del producto.
Gustavo Mendow (INCAPE-CONICET/UNL) en su laboratorio en el CCT CONICET Santa Fe junto al equipo de reacción para síntesis de nanopartículas.
“La historia del proyecto refleja algo que ocurre frecuentemente en el sistema científico argentino: desarrollos de frontera construidos desde vínculos humanos, interdisciplinarios y muchas veces improbables.
Dos investigadores de disciplinas distintas construyeron una línea de investigación aplicada con impacto potencial sobre uno de los sectores productivos más importantes del país.
También muestra la capacidad de CONICET y las universidades públicas para generar conocimiento que no queda únicamente en publicaciones científicas, sino que puede transformarse en innovación, transferencia y soluciones concretas para problemas productivos y ambientales”, concluye Berhongaray.
Por Fabián Fessia – Área de Comunicación CONICET Santa Fe
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