Nuevas ‘cápsulas’ de herbicida soluble en agua que reducen la contaminación

Investigadores del Departamento de Química y Física de la Universidad de Almería.

Investigadores del Departamento de Química y Física de la Universidad de Almería han desarrollado un sistema para aplicar herbicidas de forma controlada y reducir así la contaminación de los acuíferos. Para ello, el herbicida se introduce en una cápsula elaborada con materiales biodegradables que, al contacto con el agua, se disuelven dejando escapar el herbicida lentamente. La ventaja de esta técnica es que se reduce la cantidad de ingrediente activo necesaria para acabar con las malas hierbas y, en consecuencia, se evita la contaminación de las aguas tanto superficiales como subterráneas.

La combinación de distintos materiales para preparar estas formulaciones o cápsulas en las que se integra el herbicida es la principal novedad de esta investigación. Se trata de tres compuestos o polímeros de origen natural cuyas características químicas mejoran el sistema de liberación controlada del herbicida en dos aspectos: la liberación se ralentiza y el porcentaje de herbicida disminuye.

Uno de estos polímeros es la lignina, un componente de la madera y un subproducto derivado de la extracción de la celulosa para producir papel. “Este material aporta muchas ventajas: se puede disponer de él con facilidad, es económico, versátil, no presenta toxicidad y, además, es biodegradable”, explica a la Fundación Descubre el investigador principal de este proyecto, Manuel Fernández Pérez, de la Universidad de Almería.

Según señalan los autores del estudio, la adición de otro polímero como el polietilenglicol a la lignina permite obtener formulaciones con porcentajes de herbicidas inferiores al 15 por ciento, cantidad adecuada para su aplicación en cultivos.

Ensayos en laboratorio

Finalmente, para obtener mejores resultados, los investigadores cubrieron la mezcla de ambas sustancias con una capa de etilcelulosa, uno de los ‘materiales’ más utilizados en la formación de este tipo de películas debido a su baja toxicidad. “Al envolver este conjunto con la membrana, la velocidad de liberación del herbicida disminuye. Además, la cantidad que se libera puede controlarse ajustando o modificando el espesor de la capa”, continúa el experto.

Proceso en laboratorio

Para encapsular el herbicida, tal y como se explica en el artículo ‘Lignin-Polyethylene Glycol Matrices and Ethylcellulose to Encapsulate Highly Soluble Herbicides’, publicado en la revista Journal of Applied Polymer Science, es necesario fundir el plaguicida (metribuzina) de manera que pase de un estado sólido a líquido. A continuación, se mezcla con la lignina, convertida en una especie de polvo de color marrón. Cuando este compuesto se enfría, se solidifica formando una matriz en la que el herbicida queda disperso.

Los investigadores prepararon gránulos de distinto tamaño y con diferente contenido del principio activo para comparar la velocidad de liberación de la metribuzina. Seguidamente, añadieron otros materiales al proceso de fusión, como el polietilenglicol, hasta conseguir una matriz que pudiera integrar la cantidad de plaguicida permitido en agricultura.

Los ensayos de liberación controlada se realizaron en agua, donde se disponen los gránulos que, poco a poco, van dejando ‘escapar’ la metribuzina. “A diferencia de los herbicidas sin encapsular, que se disuelven inmediatamente en agua, la aportación gradual de plaguicida permite controlar la velocidad de liberación de éste pero también la dosis necesaria para combatir las malas hierbas sin necesidad de contaminar los acuíferos”, matiza el investigador.

La siguiente fase de este proyecto que, bajo el título ‘Diseño y preparación de formulaciones de liberación controlada basadas en semioquímicos para su aplicación en el control integrado de plagas’ está financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad, se centra en la encapsulación de plaguicidas naturales y semioquímicos – feromonas de los insectos-, cuyo principal problema, apuntan los investigadores, es su facilidad para degradarse con la luz. “Tenemos que innovar en este tipo de plaguicidas para que puedan ser utilizados en una agricultura sostenible y sustituyan a los productos que se están aplicando en la actualidad, que continúan siendo muy contaminantes”, concluye el responsable del estudio.

Referencia

Manuel Fernández-Pérez, Matilde Villafranca-Sánchez, Francisco Flores-Céspedes, Isabel Daza-Fernández. 2014. ‘Lignin-Polyethylene Glycol Matrices and Ethylcellulose to Encapsulate Highly Soluble Herbicides’. Journal of Applied Polymer Science. 2014; doi: 10.1002/app.41422

Imágenes

Imagen Grupo de investigación. Investigadores del Departamento de Química y Física de la Universidad de Almería.

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Ensayos en laboratorio

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