Sábado
29/04/2017
La investigación chilena que aplica hidrogeles algales para optimizar suelos cultivables
Debido a la escasez de agua que afecta al país, se hace indispensable buscar alternativas que ayuden a remediar esta situación, por este motivo, un equipo de la UCN investiga a cerca del uso de hidrogeles algales que ayudan a la retención de agua.
12/01/2016


9922 veces leida   BoletinSuscripción Boletín  Enviar NotaImprimir    



La investigación chilena que aplica hidrogeles algales para optimizar suelos cultivables

La optimización de los recursos hídricos no es un tema menor, sobre todo en la zona norte del país donde existe escasez de agua, por esta razón resulta interesante indagar en algunas alternativas que podrían contribuir a retener agua en el suelo y mejorar de esta manera las áreas cultivables.  En la Región de Coquimbo, por ejemplo, se desarrollan diversas actividades productivas, dentro de las cuales destaca la pesca y acuicultura, además de la agricultura. 

 

En esta edición, conoceremos un proyecto que involucra estas dos áreas en pos de una solución para aumentar la retención hídrica de los suelos.  Se trata del proyecto FIC-R BIP 30137720-0 denominado “Biotecnología Algal: Desarrollo de un producto a base de desechos algales como una estrategia hídrica para la agricultura sustentable en la región de Coquimbo”. Para saber cómo nació la idea de crear esta iniciativa, tomamos contacto con Paula Needham, investigadora del proyecto, quien nos contó que “éste nace al interior del laboratorio de Moléculas Bioactivas (UCN), liderado por la Dra. Paola Chandía Parra, como una propuesta innovadora al uso de residuos algales y algas varadas, con bajo potencial comercial, para la indagación de moléculas o macromoléculas con potencial biotecnológico. Con esta aproximación estamos valorizando residuos y pasivos orgánicos que en la actualidad representan un problema ambiental de tratamiento complejo.  Concomitantemente, la región de Coquimbo experimenta un descenso en la pluviometría anual desde hace una década, lo cual ha afectado de manera muy importante la producción agrícola regional.  Además, nosotros teníamos algunos resultados preliminares acerca de las propiedades hidrorretenedoras de algunas macromoléculas aisladas de algas que estudia el equipo de investigación.  Con estos antecedentes y la priorización de investigar acerca del recurso hídrico en los concursos FIC regionales, construimos un proyecto que fue financiado por el concurso FIC-R 2013”, nos cuenta.

 

Las algas marinas poseen interesantes propiedades como hidrorretenedoras ya que tienen características fisicoquímicas que podrían ayudar en esta problemática.  Esto fue evaluado por el equipo de trabajo del Laboratorio de Moléculas Bioactivas del Departamento de Biología Marina de la Universidad Católica Del Norte (UCN), quienes se enfocaron en probar hidrogeles obtenidos a partir de algas.  Al respecto, Needham nos contó que el objetivo del estudio consistió en “evaluar el efecto de la aplicación de un formulado de hidrogeles, extraídos de macroalgas pardas y verdes, en la optimización del recurso hídrico de suelos con diferentes texturas: arenoso, franco y arcilloso”.  La investigadora, además, nos explicó sobre las propiedades gelificantes y quelantes de las algas.  Respecto a las primeras, nos dijo que “las propiedades gelificantes que muestran las algas marinas se deben a la presencia de polímeros estructurales presentes en la pared celular, cuya función es proveer de fuerza y flexibilidad al alga en su ambiente natural.  Estos polímeros son los que nosotros extraemos y utilizamos como hidrogeles.  Es importante señalar que las propiedades gelificantes de éstos, dependerán de diversos factores como: la composición de las unidades manométricas que los conforman, así como también de su estructura y tamaño molecular y, en nuestro caso particular, de la proporción de la mezcla utilizada, la cual llegamos a obtener luego de varias pruebas realizadas”.  Respecto a las propiedades quelantes la investigadora nos contó que “las propiedades quelantes se deben a la habilidad, que poseen los polímeros algales, de intercambiar iones positivos, divalentes y trivalentes en su ambiente natural, formando complejos estables.  Por lo que, los hidrogeles utilizados en nuestra investigación, actúan combinándose con los iones metálicos presentes en los suelos formando compuestos de alto peso molecular que absorben humedad, se hinchan, retienen agua y mejoran la estructura del suelo.  Esto se traduce en una mejor aireación y actividad capilar de los poros del suelo que a su vez estimulan el aumento de la actividad microbiana”, indica la especialista.

 

Por literatura, se sabe que la incorporación de materia orgánica en los suelos, aumenta la retención hídrica y disminuye la densidad aparente de los suelos, bajo esta hipótesis, el equipo de trabajo de la UCN desarrolló la idea de crear hidrogeles algales a partir de desechos de macroalgas, pardas y verdes.

 

Las algas pardas fueron obtenidas de una planta ubicada en Vallenar, que se dedica a la molienda de macroalgas pardas (Macrocystis y Lessonia)utilizadas como materia prima para la extracción de ficocoloides y sus derivados, nos cuenta Carmen Álvarez, administradora general del proyecto. “Esta planta se dedica a la industria del alginato, que genera residuos orgánicos que no tienen destino, no tienen mercado y quedan acopiadas como desechos”, agrega Paula, quien además, indicó que “esta empresa facilitó los residuos de la molienda en formato de  harina y talco.  Esta última era  un poco más difícil de trabajar, entonces nosotros utilizamos la harina y realizamos una serie de procesos de extracciones para llegar al proceso final de la obtención de hidrogel, el cual posteriormente fue purificado”.

Las algas verdes, en tanto, fueron recolectadas de la bahía de Coquimbo, donde habitualmente existen proliferaciones de algas del género Ulva; estas muestras se recolectaron de la columna de agua, luego fueron lavadas y procesadas hasta obtener la muestra tipo polvo.  Respecto a las algas verdes, Paula nos cuenta que “estas proliferaciones también causan problemas al entorno, por ejemplo, en la época estival, en la playa chica de la Herradura, se retiraron 250 toneladas de algas (anuales), las que se fueron desechadas al vertedero”, agregando que “a partir de esto, nos preguntamos, ¿por qué no aprovechar esta materia orgánica que está disponible?

 

Esta inquietud es muy válida si consideramos que las algas poseen polímeros que podrían ser potenciales hidrogeles, ya que tienen características gelificantes, características quelantes, por lo que tendrían la capacidad de retener agua en los suelos.   Al respecto, Needham nos cuenta que “en la agricultura se utilizan hidrogeles de origen sintético, que tienen características de estabilizar los suelos, disminuir la macroporosidad, disminuir la densidad aparente”.  La pregunta entonces fue ¿los hidrogeles de origen algal producen una disminución de la densidad aparente y un reordenamiento de esta porosidad?  Para dilucidar esto, el equipo se dedicó a evaluar la aplicación de estos hidrogeles en la optimización de recursos hídricos y obtener polímeros hidrorretenedores de residuos orgánicos algales de algas pardas y verdes y, por otro lado, determinar los efectos de aplicación de estos hidrogeles sobre la densidad aparente de los suelos tratados, es decir, ver el grado de compactación que tiene el suelo y la porosidad total del suelo.

 

 “Los formulados fueron aplicados en los suelos en distintas dosis y como control se dejaron suelos sin aplicación.  Posteriormente se evaluó la densidad aparente, densidad real, porosidad total, distribución de tamaño de poros y la capacidad de retención de agua en cada uno de los suelos tratados y sin tratar”, nos cuenta Needham. “El suelo se caracteriza por tener diferentes estructuras.  El espacio poroso de un suelo se compone de macroporos y microporos.  Los Poros de Agua Utilizable, PAU, tienen la función de retener agua, en definitiva, es en éstos donde el agua queda retenida y ésta puede ser aprovechada por las plantas”, nos explica Paula.

 

Para comprobarlo, obtuvieron hidrogeles algales, los que se dividieron en 6 tratamientos y fueron aplicados en diferentes dosis: 250 g/m3, 500 g/m3, 1.000g/m3 y 2.000 g/m3 de hidrogel de algas pardas (H1) y, junto con esto, el hidrogel de algas verdes (H2) fue mezclado en distintas cantidades con el H1, obteniendo un total de 7 tratamientos (incluyendo un control).  “Los hidrogeles, fueron puestos en suelos agrícolas (hortícolas), en dos localidades de Coquimbo: Sector el Romero, con suelo de textura arcillosa, donde predominan los microporos y tienen una baja capacidad de aireación y una mediana retención hídrica y, por otro lado, suelos de la localidad de Pan de Azúcar, de textura franca, compuesta por limo, arena y arcilla, con características más permeables, aireados, pero una baja capacidad de retención hídrica”, explicó Needham.

 

“Hasta el momento nosotros estamos ejecutando los ensayos de campo sobre tres especies de frutales (vid, almendros y nogales) y dos cultivos hortícolas (lechugas y tomates), bajo condiciones experimentales de riego deficitario, con resultados prometedores.  Sin embargo, una vez que realicemos las cosechas evaluaremos los efectos de los hidrogeles algales sobre la productividad y calidad de frutos y hortalizas”, nos cuenta Lorgio Aguilera, director alterno del proyecto.      .

Respecto a los resultados, Needham, nos indicó que “se midió la densidad aparente del suelo, a través del método del cilindro y, la porosidad total, a través del método olla y plato de presión.  Los resultados fueron bastante buenos, porque la aplicación de hidrogeles algales disminuyó la densidad aparente de los suelos a través de un reordenamiento de la porosidad, tanto de la macro como de la microporosidad de los suelos estudiados, repercutiendo favorablemente, con un aumento en la retención de agua, tanto en suelos franco como arcilloso, lo que es muy bueno para la industria agroexportadora de la Región, considerando la sequía que, por años, ha afectado a la zona, lo que se traduce en un ahorro importante de agua”. 

 

Los resultados demuestran que los hidrogeles obtenidos de algas pardas y verdes, usados en dosis de 500 g/m3, incrementaron la retención hídrica en suelos de textura arcillosa y franca en un 13% y 33%, respectivamente.  Además, la adición del formulado derivado de algas pardas aumentó en un 26% de los poros de drenaje lento del suelo.  Por lo tanto, la utilización de este formulado optimiza la humedad aprovechable y el potencial hídrico del suelo reduciendo las pérdidas de agua, garantizando mejores condiciones para la existencia de cultivos agrícolas, en zonas áridas y semiáridas del país, afectadas por la sequía.

 

Respecto a las proyecciones, Lorgio Aguilera nos adelanta que “los fondos conseguidos en este proyecto nos han servido para realizar los estudios básicos, a nivel de campo, y a una escala de invernadero, por lo que ahora estamos buscando los mecanismos para conseguir los fondos para la construcción de una planta, a escala piloto, para la producción de hidrogeles y así poder producir una cantidad suficiente de producto para ensayos a escala predial”.

 

Por Katherine Silva Acevedo

Revista Mundo Acuícola

Edición 106

Diciembre de 2015



NOTICIAS RELACIONADAS