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.
Luciérnagas jarochas Viridiana Vega-Badillo y Andrés Ramírez-Ponce
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 30 de junio 2022
Las luciérnagas son escarabajos [ ... ]
Leer más...Caminando, volando y nadando con parásitos Carlos Daniel Pinacho Pinacho, Ismael Guzmán Valdivieso, Denisse Maldonado Sánchez
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]
Leer más...Manglares: dioses del agua Gabriela Cerón Aguilera1, Susana Alvarado Barrientos2* y Julio A. Salas Rabaza1
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 28 de junio 2022
Los [ ... ]
Leer más...¿Qué nos dicen los ácidos grasos del tejido adiposo de las ballenas jorobadas? Janet Nolasco Soto1 y Luis Medrano González2
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]
Leer más...La transformación del paisaje cafetalero del centro de Veracruz Carlos Alberto López Arcadia y Martha Bonilla Moheno
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 23 [ ... ]
Leer más...¿Se pueden diferenciar los hongos comestibles de los venenosos? Gerardo Mata y Dulce Salmones
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 22 de junio 2022
Distinguir [ ... ]
Leer más...Abejas en las ciudades: Importancia y conservación Gerardo Quintos Andrade; Jorge E. Valenzuela González; Fernando Nicolalde Morejón
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]
Leer más...El uso (y abuso) de la categoría de subespecie Octavio Rojas Soto, Alejandra Galindo Cruz y Claudio Mota Vargas
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 20 de [ ... ]
Leer más...MAPIMI, un Observatorio Participativo Sociecológico (OPSE) con interés multidimensional Víctor Manuel Reyes Gómez y Elisabeth Huber-Sannwald
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación [ ... ]
Leer más...Chayote: alimento mesoamericano benéfico para la salud humana Erika Valencia-Mejía, Juan L. Monribot-Villanueva, José A. Guerrero-Analco
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación [ ... ]
Leer más...Polinizadores incógnitos: Las moscas Sergio Ibáñez-Bernal y María Teresa Suárez-Landa
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 14 de junio 2022
Los insectos [ ... ]
Leer más...Cómo rehabilitar a tu dragón
Sergio Albino1 y Edna Diaz2
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 03 de junio 2022
La película que todos conocemos “Cómo entrenar [ ... ]
Leer más...Macro…¿qué? Una visión panorámica para entender la diversidad biológica Fabricio Villalobos
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 09 de junio 2022
La vida [ ... ]
Leer más...La hierbabuena y sus parientes en el jardín Brenda Yudith Bedolla García y Luis Rey Flores Pérez
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 08 de junio 2022
Las [ ... ]
Leer más...La rata nopalera un roedor sui generis Alberto González-Romero y Perla D. Ventura-Rojas
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 07 de junio 2022
En este [ ... ]
Leer más...Qué SÍ es y que NO es “ciencia” Rogelio Macías Ordoñez
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 06 de junio 2022
La “ciencia” no asegura nada, descubre [ ... ]
Leer más...Nueve datos curiosos que no sabías de química José Luis Olivares Romero, Israel Bonilla Landa, Liliette Barcelona Cazanave
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]
Leer más...El suelo: historias bajo las raíces de los manglares Ana Laura Lara-Domínguez, Ma. Del Carmen Martínez García, Eduardo Sáinz Hernández, Víctor Manuel Vásquez Reyes
Artículo publicado en la [ ... ]
Leer más...Las 8 inesperadas formas en las que los anfibios son importantes Adriana Sandoval Comte y Juan M. Díaz García
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 31 de mayo [ ... ]
Leer más...Agua contaminada y fitotecnologías Eugenia J. Olguín
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 30 de mayo 2022
Las fitotecnologías son “Soluciones Basadas en [ ... ]
Leer más...La erosión del suelo y sus repercusiones César Augusto Gallo Gómez, Alexandro Medina Chena, Óscar Muñoz Jiménez y Rafael Villegas Patraca
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación [ ... ]
Leer más...Percepciones sobre la gestión de los árboles urbanos, aliados contra las altas temperaturas en Xalapa Nadia Olinka Gómez Luna y Orlik Gómez García
Artículo publicado en la Crónica y el Portal [ ... ]
Leer más...Desmitificando el tema: Curiosidades evolutivas del pene en primates y similitudes con el hombre Juan Carlos Serio Silva
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el [ ... ]
Leer más...Brotes de bambú, un nuevo alimento para México Ma. Teresa Mejia-Saulés y Mauricio Mora Tello
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 23 de mayo 2022
Los brotes [ ... ]
Leer más...Mayo 20 - Día Mundial de las Abejas Paola A. Gonzales Vanegas y Carlos A. Cultid-Medina
Esta semana es momento de conmemorar a unos pequeños seres que son de gran importancia para nuestra seguridad [ ... ]
Leer más...Lombrices de tierra…¿de colores? Carlos Fragoso
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 19 de mayo 2022
Las lombrices de tierra presentan colores que la mayoría [ ... ]
Leer más...Hongos: materia prima para la medicina David Ramos, Leticia Montoya, Victor M. Bandala y Antero Ramos
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 18 de mayo 2022
Los [ ... ]
Leer más...La marchitez de los cultivos causada por los hongos Fusarium Gloria Carrión y Damaris Desgarennes
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 17 de mayo 2022
Las [ ... ]
Leer más...Conservando la biodiversidad amenazada mediante áreas protegidas comunitarias y privadas Paulina García Bañuelos y Eduardo O. Pineda Arredondo
Artículo publicado en la Crónica y el Portal [ ... ]
Leer más...El maíz nativo de Coacoatzintla, Veracruz Rosa María González Amaro, Héctor Armando Contreras Hernández y Carlos Isaías Flores Romero
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación [ ... ]
Leer más...Escarabajos, diversidad funcional e importancia Cuauhtémoc Deloya y José F. Dzul Cauich
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 12 de mayo 2022
Conocer la historia [ ... ]
Leer más...Los colores del mar: mareas rojas, bioluminiscencia y dinoflagelados Bertha Pérez Hernández y Tobías Portillo Bobadilla
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el [ ... ]
Leer más...Las aves y los glucocorticoides
Carolina Valdespino y Luis Morales Cid
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 09 de mayo 2022
Sin duda, las aves forman uno de [ ... ]
Leer más...El chinine, un aguacate silvestre nativo de México José de Jesús Pale Pale y Francisco G. Lorea-Hernández
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 02 de mayo [ ... ]
Leer más...¿Qué entendemos por hábitat y qué importancia tiene para la fauna? Sonia Gallina
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 06 de mayo 2022
El hábitat puede ser [ ... ]
Leer más...Cuando los lazos más débiles en reñida son los más fuertes
Israel Bonilla-Landa, Alfonso Reyes-Luna y José Luis Olivares-Romero
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]
Leer más...Nuestro fósforo de cada día Karla Tapia Fierro, Beatriz E. Marín Castro, Sandra Rocha
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 03 de mayo 2022
El fósforo es [ ... ]
Leer más...Jardín etnobiológico en el Jardín Botánico Fco. J. Clavijero Andrew P. Vovides, Milton H. Díaz-Toribio, Victoria Sosa
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]
Leer más...Ciencia del diseño Guillermo López Escalera Argueta
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 27 de abril 2022
El ser humano desde el inicio ha tenido la necesidad [ ... ]
Leer más...De carnívoro a carnívoro: interacciones de mamíferos del orden Carnívora Gabriel Andrade-Ponce y Salvador Mandujano
Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 26 [ ... ]
Leer más...