La nueva era de los fertilizantes
Eva García Ilizaliturri, Carlos Espinoza González, Enrique Ibarra Laclette y Claudia Anahí Pérez Torres
Debido a la situación que actualmente enfrentamos con la pandemia de COVID-19, si algún sistema puede contribuir de manera positiva a la salud humana mediante el fortalecimiento del sistema inmunológico de las personas es el sistema agroalimentario. En el escenario actual muchos son los factores que hacen vulnerable la seguridad alimentaria a nivel global.
Entre estos factores podemos mencionar el cambio climático ocasionado entre otras cosas por una creciente deforestación en aras de incrementar las superficies cultivables, el desbalance entre la producción y la demanda de alimentos, la emergencia de patógenos resistentes a todo tipo de agroquímicos y la baja disponibilidad de nutrientes en el suelo. Estos factores han provocado que cada vez existan más iniciativas hacia el desarrollo de nuevas tecnologías que permitan mejorar los rendimientos actuales de los cultivos.
Aunque las interrupciones en la cadena del suministro de alimentos son por ahora mínimas, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) menciona que la disponibilidad de nutrientes en el suelo es uno de los mayores obstáculos que limita el mejorar la producción de alimentos y el satisfacer las necesidades alimentarias inmediatas en las poblaciones vulnerables. Debido a lo anterior, es necesaria la adopción de mejores prácticas de manejo en los cultivos proporcionando a los suelos de una adecuada cantidad de nutrientes a través del uso juicioso de fertilizantes orgánicos y minerales.
Uno de los nutrientes que más limita la producción de los cultivos es el fósforo. Después del nitrógeno, a este se le considera como el segundo elemento químico esencial para el óptimo crecimiento y desarrollo de las plantas. En la agricultura, se emplea en forma de fosfatos; donde dichos fertilizantes son producidos a partir de la roca fosfórica, la cual constituye un recurso mineral finito y no renovable. Cabe mencionar que si bien es cierto la aplicación de fertilizantes fosfatados puede contrarrestar la deficiencia en suelos deficientes de este macronutriente, dependiendo de las características del suelo tales como el pH, la abundancia de cationes y/o materia orgánica, el fosfato, luego de su aplicación y debido a sus propiedades altamente reactivas, es rápidamente convertido a moléculas orgánicas, o forma compuestos minerales insolubles que no pueden ser asimilados por las plantas; esto provoca que su aprovechamiento oscile únicamente entre un 10 y un 30 % del total que se suministra (Figura 1). 
Está por demás decir que existen consecuencias negativas, como las pérdidas económicas que representa para los productores el uso poco eficiente de los fertilizantes aunado a un severo deterioro ambiental como lo es la contaminación de los cuerpos de agua superficiales y subterráneas mediante lixiviación, evento que da lugar al fenómeno conocido como eutrofización, es decir, la acumulación de residuos orgánicos en el litoral marino u otros cuerpos de agua como lagos y lagunas.
Debido a lo anterior, el modelo de la agricultura convencional requiere realizar cambios importantes que permitan llevar a cabo una producción agrícola sostenible y que a su vez garantice un mejor manejo de los recursos naturales. Como una estrategia para atender a esta demanda, se requiere del desarrollo de productos basados en innovaciones científicas, que brinden una opción parsimoniosa entre el uso de fertilizantes y el cuidado del ambiente. Los fertilizantes de liberación lenta y controlada son sin duda una tecnología emergente con enorme potencial. Estos basan su efectividad en disminuir la acelerada solubilidad de los minerales aplicados al suelo con el afán de evitar las pérdidas por inmovilización, volatilización y lixiviación y de esta forma mantener su estado químico en formas asimilables para las plantas. Este tipo de fertilizantes se comercializan desde hace varias décadas, principalmente, con el objetivo de evitar las constantes aplicaciones en el suelo y tratar de hacer más eficiente su empleo; sin embargo, para el desarrollo de estos sistemas, el uso de polímeros sintéticos ha predominado debido principalmente a su disponibilidad y variedad lo que ahora plantea una nueva problemática ambiental asociada con su lenta descomposición y acumulación en los suelos en donde se aplican.
Esto ha motivado a los investigadores del Instituto de Ecología (INECOL) y el Centro de Investigación en Química aplicada (CIQA) a llevar a cabo el desarrollo de fertilizantes innovadores que permita, por un lado, hacer más eficiente la toma de fósforo mientras que, por el otro, se minimiza o erradica cualquier daño que se pudiera presentar en términos medioambientales. La innovación comprende tecnologías de proceso para desarrollar formulaciones capaces de liberar fertilizantes fosfatados en la cantidad y al momento de ser requeridos por la planta. Esta innovación presenta dos 
características diferenciadas respecto a las tecnologías y productos existentes en el mercado: 1) tecnologías de proceso de bajo consumo energético y libre de solventes, las cuales permiten diseñar sistemas micro y nanoencapsulados ad hoc al tipo de cultivo y condiciones de suelo (Figura 2), y 2) los microencapsulados se diseñan utilizando polímeros naturales derivados de recursos naturales renovables que confieren biodegradabilidad y propiedades sinergísticas que mejoran el rendimiento de cultivos, es decir, los polímeros además de su biodegradabilidad, funcionan como promotores del crecimiento/desarrollo de forma tal que menor cantidad de fertilizante es requerida (Figura 3). Además, al permitir una liberación gradual del agente activo (el fósforo) este puede ser asimilado por la planta sin necesidad de aplicaciones constantes y al estar “encapsulado” se evita su reactividad y pérdida en el suelo. Las tecnologías desarrolladas recibieron un reconocimiento como una de las 40 tecnologías más verdes de México en 2018 (Figura 4), en el concurso Cleantech Challenge México; y reciben financiamiento por parte del Programa Estratégico Nacional de Tecnología e Innovación (PENTA) del CONACyT para su escalamiento a nivel planta piloto.
Pie de fotos
Fig 1. Aprovechamiento del fósforo en el suelo (Crédito: Claudia Anahí Pérez Torres).
Fig 2. Desarrollo de fertilizantes innovadores a través de tecnologías de proceso de bajo consumo energético y libre de solventes orgánicos (Crédito: Carlos Espinoza González-Nicolaza Pariona Mendoza).
Fig 3. Efecto de fertilizantes innovadores sobre el crecimiento y desarrollo de plantas (Crédito: Eva García Ilizaliturri).
Fig 4. Reconocimiento en el concurso Cleantech Challenge México 2018 como una de las 40 tecnologías más verdes de México en 2018 (Crédito: Cleantech Challenge México).
Agradecimientos
El presente trabajo se desarrolla gracias al financiamiento otorgado a través de los proyectos: Atención a Problemas Nacionales del CONACYT PDCPN 2014-248760 “Fertilizantes nanoencapsulados: una estrategia para garantizar la seguridad alimentaria y mitigar el impacto de la escasez de fósforo” y Programa Estratégico Nacional de Tecnología e Innovación (PENTA) 2019-303383 “Escalamiento a Nivel Piloto de Tecnologías de Fertilizantes Encapsulados: Fortalecimiento de Cadenas Productivas Sustentables en Favor del Campo Agrícola Mexicano”. Agradecemos y reconocemos ampliamente el esfuerzo e invaluable apoyo de quienes conforman el grupo de trabajo: Dres. Nicolaza Pariona Mendoza, Antonio Cardenas Flores, Humberto Valenzuela Soto, Jorge Romero, Antonio Serguei Ledezma y Ana Carolina Zavala Parrales.
Referencias
1. A. Shaviv, Advances in controlled-release fertilizers. Adv. Agron. 71, 1–49 (2001).
2. Cordell, et. al., (2009). The story of phosphorus: Global food security and food for thought. Global Environmental Change, 19(2), 292–305.
3. FAO: World food situation. In.; 2016.
4. FAO: State of Food and Agriculture: FAO; 2017.
5. FAO: Nueva enfermedad por coronavirus (COVID-19); 2020
6. Navarro-Guajardo N, et. al., (2018). Candelilla Wax as Natural Slow-Release Matrix for Fertilizers Encapsulated by Spray Chilling, J. Renew. Mater., Vol. 6.
7. M.E. Trenkel, Slow- and Controlled-Release and Stabilized Fertilizers: An Option for Enhancing Nutrient Use Efficiency in Agriculture, pp. 11–122, IFA, International Fertilizer Industry Association, Paris, France (2010).
8. Roy A, Singh SK, Bajpai J, Bajpai AK: Controlled pesticide release from biodegradable polymers. Central European Journal of Chemistry 2014, 12(4):453-469.
9. Pérez-Torres C, et. al., (2018). Liberación controlada: cómo los plásticos pueden mejorar el rendimiento de la agricultura, Plastics Technology Mexico, Marzo No. 2 Vol. 3.
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- Conservando a Magnolia shiedeana a partir de al diversidad en sus genes
- Azul, el color del primer libro fotográfico
- El camino a la ciencia en México
- Dioon edule en el Farallón
- Parecidos, pero no iguales
- La Reserva de Biosfera Islas Golfo de California deja la Red Mundial de Reservas de la Biosfera de MAB-UNESCO
- Colibrí tijereta mexicano
- Dos moscas invasoras amenazan la producción de higo en Veracruz
- Nixtamal: tradición y nutrición
- La resistencia de los espacios públicos en la nueva ciudad
- Hongos comestibles de México: alimentos silvestres de gran calidad
- Flor del día de muertos, hechos, ornato y sus misticisismos
- La lamprea, auténtico chupasangre
- ¿Tienen personalidad los insectos?
- El gusano cogollero del maíz, una plaga que viaja por el mundo
- Organismos diminutos mitigando el calentamiento global
- Los lagos volcánicos y el cambio climático
- Restauración de manglares: ¡a combinar ecología con ingeniería ambiental!
- Mirando al Bosque de Niebla: Fotografía participativa desde la Meta 19
- Días de muertos: celebración vegetal
- CONACYT ha reconocido los programas de Posgrado del INECOL en el nivel de Competencia Internacional
- La taxonomía de Linneo: el bolo de nuestro padrino de bautizo
- ¿Pueden los bosques ser invisibles?
- De perros, parvovirus y fauna silvestre
- Orografía celular
- Un Jardín Etnobiológico para el Jardín Botánico Francisco Javier Clavijero
- Día Internacional de la Cultura Científica: reflexiones con la mente y acciones con el corazón
- COVID 19 en Xalapa: ¿Qué nos dicen los contagios?
- Nanopartículas: una alternativa contra hongos fitopatógenos
- El contenido de agua en el suelo: su importancia
- Relaciones amistosas entre hongos y plantas
- El meliponario del Jardín Botánico: un reflejo de la riqueza biocultural de Veracruz
- Plantas y hormigas: la ayuda mutua como lección de de vida
- Sistemática, ciencia y sociedad
- 2020: preguntas que debiéramos hacernos
- Biodiverso bosque periurbano de Xalapa
- Ascomicetos del Volcán de Acatlán
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- Colombofilia: el arte de criar palomas de carreras
- Polinizadores y producción agrícola en Veracruz
- Las cueclas: coloridas, hermosas y nutritivas
- Respirar bajo el agua: insectos
- El príncipe sapo en peligro de extinción
- A 10 años del huracán Karl
- Los helechos invasores en Veracruz
- Hongos comestibles contra bacterias patógenas
- Vivienda resiliente con prefabricados de bambú
- Insectos enfermos - los microorganismos que matan a los bichos
- Ciénegas y pantanos ¿útiles o inútiles?
- Expedición virtual al interior de la naturaleza
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- Los polifacéticos hongos anamorfos
- Fungicultura por hormigas
- Los escarabajos frailecillos
- Cecilias: ¿Lombriz, serpiente o desliz... de la naturaleza?
- Lateralidad y el mundo al revés
- Una salud
- Controlando el muérdago en CDMX
- Alimentos funcionales
- ¿Sabias que las plantas también tienen tumores?
- Montañas + bosques = provisión y aseguramiento de agua
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- ¿Obesidad y Diabetes?... ¡Algas al rescate!
- El escarabajo africano, ¿migrante o invasor?
- Humedales flotantes y cambio climático
- Integridad ecosistémica y salud humana: el caso de las enfermedades transmitidas por insectos
- ¿Reforestar o restaurar ecosistemas?
- El Jardín Botánico Fco. Javier Clavijero y la colección nacional de cícadas
- Escarabajos ambrosiales: demografía y cambio climático
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- Insectos Trips: los vemos en cada flor
- La percepción socioambiental de la vida silvestre
- Diversidad faunística del desierto chihuahuense
- Árboles fuera del bosque recursos forestales en el futuro
- Transmisión y especificidad de muérdagos
- La encrucijada de los insectos en el Antropoceno
- Nuevas especies vegetales, riesgos y alternativas
- La nueva era de los fertilizantes
- El polen y las abejas: una relación más compleja de lo que aparenta
- Fragmentación del hábitat en plantas: un método para estudiarla
- Globalización y biodiversidad: especies exóticas invasoras
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- Los murciélagos no son los villanos en el drama del Coronavirus
- El águila real y el pastizal
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- Zoológicos: esfuerzos incomprendidos conservando fauna
- Diversidad y madrigueras de roedores
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- El agua de la Cuenca Alta de la Antigua
- El silencio de la humanidad y la reaparición de la fauna silvestre
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- ¿De dónde vienen las plantas?
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- Nudibranquios: Criaturas de fantasía
- Innovación tecnológica inspirada en la naturaleza
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- La vida de los escarabajos entre luz y oscuridad
- Seguridad alimentaria: Nuestras soluciones están en la naturaleza
- Los microRNAs, orquestadores de las respuestas de defensa de las plantas
- Refugios cavernícolas, importantes en la conservación de los murciélagos
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- La planta madre del jitomate, un aporte ancestral
- Diversidad de haemosporidios en Aves de Isla Socorro
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- Nuevo estudio muestra la vulnerabilidad de las ciudades mexicanas ante COVID-19, la sobrecarga de sus sistemas públicos de salud y la importancia del distanciamiento social
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- Solidaridad hídrica frente al COVID-19
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- Parásitos: mala fama, seres fascinantes
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- Calidad e maíces para alimentos tradicionales
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- Diversidad filogenética: más allá del número de especies
- Sustrato orgánico para el crecimiento vegetal
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- Compartir espacio para la biodiversidad
- Hallazgos científicos en los nidos de las aves
- Usos del maíz
- Las aves silvestres no son mascotas
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- La función de la vegetación ribereña y la calidad de los ríos
- Ría Lagartos: un área protegida única en México y el mundo
- Revelando las sorprendentes actividades de la mariposa monarca durante su estancia invernal en México, destacando la importancia del gradiente de vegetación para su sobrevivencia
- El valor de la biodiversidad
- ¿Se puede lograr una ganadería sustentable?
- Escarabajos estercoleros: los tractores del suelo
- Secuestro de carbono en los desiertos de México
- Los coyotes y las zorritas no leen en inglés: La historia de dos especies que coexisten en la Reserva de la Biosfera Mapimi
- Evapotranspiración: proceso esencial e invisible
- El correcto desecho de pilas y baterías para reciclar y proteger la salud
- Arrastrados del Valle de Perote
- Mafaldita y Susanita aúllan en el Inecol
- Distintivo Jardín Botánico
- Redes de interacciones planta-colibrí
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- Leptospirosis: Un mensaje para prevenir contagios
- Las libélulas de Teocelo
- El ritmo de la evolución de las cícadas del género Ceratozamia
- ¿Para qué más ciencia?
- Alexander von Humboldt: su influencia sobre Charles Darwin
- Buenas vibras: polinización por zumbido
- Microorganismos y gradientes altitudinales: ¿los microbios siguen los principios de Humboldt?
- Humboldt, el gran inspirador
- Hongos ascomicetos y el Programa DELFIN
- ¿A dónde y cómo se mueven los insectos?
- Dengue: recomendaciones para el público en general
- Energía del océano como alternativa
- Abejas: joyas de nuestros bosques
- Vegetación, Humboldt y gradiente altitudinal
- Islas Marías y los muros de agua
- Conociendo los acantocéfalos en México
- Gatos ferales
- Oportunidades de investigación en torno al cultivo de frutos suaves en México
- Escarabajos: Los buenos somos más
- Día Nacional de los Jardines Botánicos 2019
- Limpiando agua en humedales con flores
- Aire no contaminado con biorefinerías
- Biodiversidad y seguridad alimentaria
- Incendios Forestales: una amenaza constante
- Un día para salvar anfibios
- Arboles urbanos con valor alimenticio
- Relaciones planta-animal en la naturaleza
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- Oxalidaceae, una familia de plantas escasamente conocida con gran potencial utilitario.
- Encuentran migas de pan de 14,400 años en Jordania
- ¿Será posible recuperar especies animales?: el caso del Santuario del Bosque de Niebla en Xalapa
- El mono y el cacao: una relación íntima que genera frutos para la conservación
- ¿Porque conservar la biodiversidad?
- La cría de escarabajos estercoleros en áreas ganaderas de Veracruz, como respuesta al efecto económico de la Ivermectina aplicada al ganado
- Primates mexicanos: voceros de las selvas e inspiración comunitaria para su conservación
- Un lobo en el cuerpo de un ratón
- La ciencia y la divulgación
- La riqueza, diversidad y endemismo de las gramíneas en México
- Los compuestos organoclorados en la fauna de Xalapa y zonas cercanas
- 1er Festival ECOPICS de la Montaña un evento a recordar…
- ¡Científico del pasado vs. Científico del presente!
- Los escarabajos escolotinos
- Ciencia ciudadana en México
- La flor de nochebuena
- La colección de plantas carnívoras mexicanas del género Pinguicula
- El potencial del microbioma en la biotecnología
- El ciclo del carbono en las zonas áridas mexicanas
- Las hormigas arrieras… ¿comen hojas?
- La ganadería y la pérdida de la biodiversidad
- Persistencia de fauna silvestre en paisajes modificados de Veracruz
- Moscas inductoras de tumoraciones en plantas
- Ciudades: amenazas y oportunidades para la biodiversidad
- Los azafrancillos mexicanos
- Programar para preservar
- Percepcion y conservación de los bosques aledaños a la ciudad de Xalapa
- INECOL y Ganadería Sustentable de Veracruz
- Firma de convenio EER-INECOL con CANACINTRA
- Vida silvestre
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- Un lenguaje común entre plantas y bacterias, y su importancia en la producción agrícola
- Los hongos microscópicos saprobios. Un valioso recurso pobremente conocido en México
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- Los escarabajos del agua
- Amorcito con sazón
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- El patrimonio biocultural de México; un tesoro de los pueblos indígenas
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