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Liberación de fertilizantes a través de biomembranas de quitosano

Autor: Alia Baroudi Guijarro
Departamento de Física Aplicada I, Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Complutense
Otros autores: Victoria Fernández (Departamento de Física Aplicada I, Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Complutense) Carmen García Payo (Departamento de Genética Forestal y Ecofisiología, Facultad de Ingeniería Forestal, Universidad Politécnica) Mohamed Khayet (Instituto Madrileño de Estudios Avanzados, IMDEA Agua)
Tipo: Comunicación técnica escrita / Comunicación técnica panel
Temática: Desarrollo rural; Tecnología e innovación
Documentos asociados: Doc. Escrito Doc. Panel
Resumen:
La importancia de la fertilización reside en facilitar a los sustratos los nutrientes necesarios para una buena nutrición de los cultivos.

Actualmente, se busca reemplazar a los fertilizantes tradicionales (que se basan en añadir de forma directa los nutrientes al sustrato) por los llamados de liberación controlada, que consisten en una barrera entre los nutrientes y el medio o una matriz con los nutrientes, los cuales se transfieren de forma regular en el tiempo hacia el sustrato. La liberación controlada evita el exceso de sustancias activas en el medio que llegan a los acuíferos, lo que provoca grandes problemas medioambientales. Además, es una forma de optimizar el uso de los nutrientes.

Los sistemas de liberación controlada suelen ser cubiertas poliméricas biodegradables, como el quitosano, polímero de origen natural ampliamente estudiado como barrera de liberación controlada debido a sus propiedades de biocompatibilidad, biodegradabilidad y no toxicidad, así como la facilidad para poder fabricar fibras, membranas, geles y microesferas.

El objetivo de este trabajo fue fabricar biomembranas de quitosano como barrera de liberación controlada de tres fertilizantes: NH4NO3, KNO3 y CaCl2. Se estudió la velocidad de liberación de cada uno de los iones con el objetivo de conocer el modelo de difusión que sigue cada uno de estos iones a través de la membrana de quitosano.

Para realizar el experimento, se utilizó una célula de difusión que constaba de dos depósitos de 150 mL cada uno, separados por la membrana de quitosano. Un depósito lleno de agua destilada y el otro de una solución con los tres fertilizantes con las siguientes concentraciones:1 mM de NH4, 1.1 mM de KNO3 y 9 mM de CaCl2. Primero se realizaron experimentos de difusión con cada fertilizante por separado, y luego se realizó un experimento con los tres fertilizantes. Para las medidas de concentración de iones a ambos lados de la membrana se utilizó una sonda imaCimus de NT Sensors que permite medir los iones de NH4+, NO3-, K+, Ca2+, Cl- y el pH de la disolución de forma simultánea.

Las medidas de concentración de los diferentes electrolitos en función del tiempo muestran que el tiempo que tarda en liberarse cada elemento es distinto, y el comportamiento de cada uno de los iones también. Mientras que los iones Ca2+ y Cl- tienden a quedarse dentro de la membrana, los iones NH4+y K+ alcanzan la concentración de equilibrio entorno a las 50 h, y los iones de NO3- presentaron una liberación más lenta, alcanzando la concentración de equilibrio a las 60 h.